本發(fā)明涉及一種重型天然氣發(fā)動機設(shè)備，尤其涉及一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置，具體適用于通過主氣路、補償氣路并行的方式以實現(xiàn)既能滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，又能確保噴嘴使用壽命，且使用成本較低的目的。

背景技術(shù)：

天然氣發(fā)動機市場需求越來越大，同時市場對天然氣發(fā)動機的可靠性要求也越來越高。天然氣有別于汽、柴油，無潤滑、冷卻作用，這致使天然氣發(fā)動機燃?xì)夤┙o部件使用壽命較短。天然氣計量與供給裝置是天然氣發(fā)動機進氣系統(tǒng)的重要組成部件，天然氣噴射器為其核心元件，既有計量作用也起供給作用，對于小排量發(fā)動機而言，只靠天然氣噴射器即可實現(xiàn)燃料量的精確控制，但對于重型發(fā)動機而言，大的燃料需求量勢必會提升天然氣噴射器的開關(guān)頻率，較大的燃?xì)饬髁恳矔嵘龁蝹€天然氣噴射器的流通量，就目前而言，可靠性滿足要求的大流量噴嘴是目前重型天然氣發(fā)動機開發(fā)的難點，若采用多個小流量噴嘴雖可降低噴嘴使用頻率，在一定程度上提升整個供給裝置的使用壽命，但同時卻增加了發(fā)動機成本。

申請公布號為CN105840372A，申請公布日為2016年8月10日的發(fā)明專利申請公開了一種車用天然氣發(fā)動機燃?xì)鈬娚淞烤鶆蛐钥刂葡到y(tǒng)及控制方法，包括ECU、天然氣供氣瓶和與發(fā)動機的氣缸數(shù)量相等的噴射系統(tǒng)，每個噴射系統(tǒng)均包括至少一個氣軌和與ECU相連接的噴射單元，每個氣軌的進氣口與高壓電磁閥之間均設(shè)有一個計量單元，每個計量單元均包括一個與ECU相連接的毫秒級轉(zhuǎn)子流量計，該毫秒級轉(zhuǎn)子流量計能對毫秒級別的天然氣瞬態(tài)流量進行計量。雖然該發(fā)明通過計量單元、毫秒級轉(zhuǎn)子流量計的設(shè)置及其對應(yīng)的控制方法能提升天然氣噴射量的均勻性，但其仍舊具有以下缺陷：

首先，該發(fā)明只依賴氣軌這一個氣路為發(fā)動機提供天然氣，且氣軌內(nèi)包括至少6個天然氣噴射器，仍屬于多個小流量噴嘴的控制范疇，不僅數(shù)量較多，成本較高，而且控制步驟繁瑣，難以滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求；

其次，該發(fā)明中采用的計量單元、毫秒級轉(zhuǎn)子流量計對應(yīng)的是一個整的氣軌，它所調(diào)節(jié)的是整個氣軌的氣量，目的是提高響應(yīng)速度，并不涉及如何滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，也就不能克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的使用壽命短、成本高的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能同時滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求、噴嘴使用壽命、使用成本的缺陷與問題，提供一種既能滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，又能確保噴嘴使用壽命，且使用成本較低的發(fā)動機天然氣計量與供給裝置。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置，包括天然氣進口、天然氣出口與氣軌總成，所述天然氣進口依次經(jīng)氣軌總成、天然氣出口后與發(fā)動機相通，且在氣軌總成內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器；

所述發(fā)動機天然氣計量與供給裝置包括主氣路與補償氣路，主氣路中流經(jīng)的天然氣的氣量大于補償氣路，且在補償氣路中設(shè)置有氣軌總成；

所述天然氣進口分別與主氣路、補償氣路的進氣口相通，主氣路、補償氣路的出氣口均經(jīng)天然氣出口后與發(fā)動機相通。

所述補償氣路中流經(jīng)的天然氣的氣量占總氣量的比例為小于等于10%。

所述天然氣進口經(jīng)進氣穩(wěn)壓腔后與主氣路、補償氣路的進氣口相通，所述主氣路、補償氣路的出氣口經(jīng)出氣穩(wěn)壓腔后與天然氣出口相通。

所述主氣路包括文丘里進氣管與文丘里管，所述文丘里進氣管的一端與進氣穩(wěn)壓腔相通，文丘里進氣管的另一端經(jīng)文丘里管后與出氣穩(wěn)壓腔相通。

所述文丘里管包括依次相通的入口段、縮口段、穩(wěn)流段、擴壓段與穩(wěn)壓段，所述入口段、穩(wěn)流段、穩(wěn)壓段的橫剖面為矩形結(jié)構(gòu)，所述縮口段、擴壓段的橫剖面為梯形結(jié)構(gòu)；

所述入口段的直徑與縮口段的大直徑端的直徑一致，縮口段的小直徑端的直徑與穩(wěn)流段的直徑一致，穩(wěn)流段的直徑與擴壓段的小直徑端的直徑一致，擴壓段的大直徑端的直徑與穩(wěn)壓段的直徑一致。

所述文丘里進氣管的另一端依次經(jīng)文丘里管、流量計、流量計出氣管后與出氣穩(wěn)壓腔相通；所述流量計、流量計出氣管的直徑大于等于入口段的直徑，所述穩(wěn)壓段的直徑與文丘里進氣管的直徑一致。

所述補償氣路包括氣軌總成進氣管、氣軌總成出氣管與氣軌總成，所述進氣穩(wěn)壓腔依次經(jīng)氣軌總成進氣管、氣軌總成、氣軌總成出氣管后與出氣穩(wěn)壓腔相通，所述氣軌總成內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器，且天然氣噴射器的排列方式為并聯(lián)。

所述氣軌總成包括上氣軌、下氣軌與天然氣噴射器，且在上氣軌內(nèi)開設(shè)有單向開口的上氣軌穩(wěn)壓腔，下氣軌內(nèi)開設(shè)有單向開口的下氣軌穩(wěn)壓腔；

所述上氣軌穩(wěn)壓腔的進氣口經(jīng)進氣接頭與氣軌總成進氣管相通，上氣軌穩(wěn)壓腔的側(cè)圍底部經(jīng)天然氣噴射器與下氣軌穩(wěn)壓腔的側(cè)圍頂部相通，下氣軌穩(wěn)壓腔的出氣口經(jīng)出氣接頭與氣軌總成出氣管相通。

所述天然氣噴射器包括噴射器本體及其內(nèi)部開設(shè)的同軸的噴射器天然氣通道，所述噴射器天然氣通道的頂、底兩端分別設(shè)置有上氣軌天然氣出口、下氣軌天然氣進口，所述上氣軌天然氣出口與上氣軌穩(wěn)壓腔的側(cè)圍底部相通，所述下氣軌天然氣進口與下氣軌穩(wěn)壓腔的側(cè)圍頂部相通。

所述噴射器天然氣通道包括同軸的上通道、下通道，所述上氣軌天然氣出口依次經(jīng)上通道、下通道后與下氣軌天然氣進口相通，且上通道的直徑小于下通道的直徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置中，將天然氣進口、天然氣出口之間的氣路分為并行的主氣路與補償氣路，主氣路中流經(jīng)的天然氣的氣量大于補償氣路，且在補償氣路中設(shè)置有氣軌總成，使用時，主氣路負(fù)責(zé)供給發(fā)動機所需的大部分天然氣，補償氣路對發(fā)動機工況所需的天然氣量進行微調(diào)正，滿足精確控制發(fā)動機空燃比要求，如此，既不需要設(shè)置大流量噴嘴，避免其開發(fā)難度大，使用壽命相對較短，市場價格高的缺陷，而且不需要采用較多數(shù)量的小流量噴嘴，避免其使用成本較大，控制策略繁瑣的缺陷。因此，本發(fā)明不僅能滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，而且能確保噴嘴使用壽命，且使用成本較低。

2、本發(fā)明一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置中，主氣路中采取文丘里管作為核心供氣部件，使用中，氣體流經(jīng)文丘里管后，形成壓力差，從而加大氣流流量，進而提高主氣路中的天然氣流量，以滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，也為補償氣路的調(diào)節(jié)創(chuàng)造基礎(chǔ)，利于精確控制的實現(xiàn)，尤其當(dāng)文丘里管包括依次相通的入口段、縮口段、穩(wěn)流段、擴壓段與穩(wěn)壓段，且各段直徑為本設(shè)計所公開的特殊技術(shù)限定時，更利于氣體流速的控制，產(chǎn)生最佳的壓力差，以獲取最好的流量增大效果。因此，本發(fā)明的主氣路能夠增大氣體流量，滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，利于實現(xiàn)精確控制。

3、本發(fā)明一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置中，補償氣路內(nèi)的氣軌總成內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器（天然氣噴射器的數(shù)量一般為2－3個），天然氣噴射器的排列方式為并聯(lián)，使用中，補償氣路供給的天然氣量只是重型車較大需求量中很少的一部分，其作用更多的在于微調(diào)整，以達到精確控制發(fā)動機空然比的要求，這就意味不需采用較多數(shù)量的小噴嘴，從而降低使用成本，同時，較少數(shù)量小噴嘴工作時，采取循環(huán)工作的方式，以成倍減小單個噴嘴的工作頻率，使得單個噴嘴使用壽命相對提高，從而延長整個氣軌總成的使用壽命。因此，本發(fā)明不僅能夠進行微調(diào)整以精確控制發(fā)動機空燃比要求，而且天然氣噴射器的使用頻率較低、使用壽命較長，使用成本較低。

4、本發(fā)明一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置中，主氣路、補償氣路的進氣口、出氣口分別與進氣穩(wěn)壓腔、出氣穩(wěn)壓腔相通，使用時，穩(wěn)壓腔可以消除管路中的壓力波動，使得腔內(nèi)各處壓力趨于一致，利于天然氣在主氣路、補償氣路內(nèi)的順暢流動，利于主氣路、補償氣路效果的發(fā)揮。因此，本發(fā)明設(shè)置穩(wěn)壓腔以減小壓力波動，利于同時實現(xiàn)滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求、確保噴嘴使用壽命、使用成本較低這三個優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的剖視圖。

圖3是圖2中文丘里管的放大示意圖。

圖4是圖2中氣軌總成的放大示意圖。

圖中：天然氣進口1、天然氣出口2、氣軌總成3、上氣軌31、下氣軌32、上氣軌穩(wěn)壓腔33、下氣軌穩(wěn)壓腔34、進氣接頭35、出氣接頭36、天然氣噴射器4、噴射器本體41、噴射器天然氣通道42、上通道421、下通道422、上氣軌天然氣出口43、下氣軌天然氣進口44、上氣軌天然氣噴射器安裝孔內(nèi)腔45，下氣軌天然氣噴射器安裝孔內(nèi)腔46，上氣軌O型密封圈47，下氣軌O型密封圈48、進氣穩(wěn)壓腔5、溫度/壓力傳感器51、出氣穩(wěn)壓腔6、文丘里管7、入口段71、縮口段72、穩(wěn)流段73、擴壓段74、穩(wěn)壓段75、文丘里進氣管76、流量計77、流量計出氣管78、主氣路X、補償氣路Y、氣軌總成進氣管Y1、氣軌總成出氣管Y2。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

參見圖1至圖4，一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置，包括天然氣進口1、天然氣出口2與氣軌總成3，所述天然氣進口1依次經(jīng)氣軌總成3、天然氣出口2后與發(fā)動機相通，且在氣軌總成3內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器4；

所述發(fā)動機天然氣計量與供給裝置包括主氣路X與補償氣路Y，主氣路X中流經(jīng)的天然氣的氣量大于補償氣路Y，且在補償氣路Y中設(shè)置有氣軌總成3；

所述天然氣進口1分別與主氣路X、補償氣路Y的進氣口相通，主氣路X、補償氣路Y的出氣口均經(jīng)天然氣出口2后與發(fā)動機相通。

所述補償氣路Y中流經(jīng)的天然氣的氣量占總氣量的比例為小于等于10%。

所述天然氣進口1經(jīng)進氣穩(wěn)壓腔5后與主氣路X、補償氣路Y的進氣口相通，所述主氣路X、補償氣路Y的出氣口經(jīng)出氣穩(wěn)壓腔6后與天然氣出口2相通。

所述主氣路X包括文丘里進氣管76與文丘里管7，所述文丘里進氣管76的一端與進氣穩(wěn)壓腔5相通，文丘里進氣管76的另一端經(jīng)文丘里管7后與出氣穩(wěn)壓腔6相通。

所述文丘里管7包括依次相通的入口段71、縮口段72、穩(wěn)流段73、擴壓段74與穩(wěn)壓段75，所述入口段71、穩(wěn)流段73、穩(wěn)壓段75的橫剖面為矩形結(jié)構(gòu)，所述縮口段72、擴壓段74的橫剖面為梯形結(jié)構(gòu)；

所述入口段71的直徑與縮口段72的大直徑端的直徑一致，縮口段72的小直徑端的直徑與穩(wěn)流段73的直徑一致，穩(wěn)流段73的直徑與擴壓段74的小直徑端的直徑一致，擴壓段74的大直徑端的直徑與穩(wěn)壓段75的直徑一致。

所述文丘里進氣管76的另一端依次經(jīng)文丘里管7、流量計77、流量計出氣管78后與出氣穩(wěn)壓腔6相通；所述流量計77、流量計出氣管78的直徑大于等于入口段71的直徑，所述穩(wěn)壓段75的直徑與文丘里進氣管76的直徑一致。

所述補償氣路Y包括氣軌總成進氣管Y1、氣軌總成出氣管Y2與氣軌總成3，所述進氣穩(wěn)壓腔5依次經(jīng)氣軌總成進氣管Y1、氣軌總成3、氣軌總成出氣管Y2后與出氣穩(wěn)壓腔6相通，所述氣軌總成3內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器4，且天然氣噴射器4的排列方式為并聯(lián)。

所述氣軌總成3包括上氣軌31、下氣軌32與天然氣噴射器4，且在上氣軌31內(nèi)開設(shè)有單向開口的上氣軌穩(wěn)壓腔33，下氣軌32內(nèi)開設(shè)有單向開口的下氣軌穩(wěn)壓腔34；

所述上氣軌穩(wěn)壓腔33的進氣口經(jīng)進氣接頭35與氣軌總成進氣管Y1相通，上氣軌穩(wěn)壓腔33的側(cè)圍底部經(jīng)天然氣噴射器4與下氣軌穩(wěn)壓腔34的側(cè)圍頂部相通，下氣軌穩(wěn)壓腔34的出氣口經(jīng)出氣接頭36與氣軌總成出氣管Y2相通。

所述天然氣噴射器4包括噴射器本體41及其內(nèi)部開設(shè)的同軸的噴射器天然氣通道42，所述噴射器天然氣通道42的頂、底兩端分別設(shè)置有上氣軌天然氣出口43、下氣軌天然氣進口44，所述上氣軌天然氣出口43與上氣軌穩(wěn)壓腔33的側(cè)圍底部相通，所述下氣軌天然氣進口44與下氣軌穩(wěn)壓腔34的側(cè)圍頂部相通。

所述噴射器天然氣通道42包括同軸的上通道421、下通道422，所述上氣軌天然氣出口43依次經(jīng)上通道421、下通道422后與下氣軌天然氣進口44相通，且上通道421的直徑小于下通道422的直徑。

本發(fā)明的原理說明如下：

本設(shè)計的目的在于滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求的基礎(chǔ)上，既能確保噴嘴使用壽命，又能降低使用成本。對于重型天然氣發(fā)動機而言，天然氣消耗量很大，若單個噴嘴流量大，使用總數(shù)就少；若單個噴嘴流量小，使用總數(shù)就多。

就大流量噴嘴而言，開發(fā)難度大，使用壽命相對較短，市場普遍價格高。

就小流量噴嘴而言，雖說價格相對便宜，但使用數(shù)量較多的話，噴嘴一項的使用成本就很大。

為此，本發(fā)明提出一種新型天然氣計量與供給方式，即采用燃?xì)饬糠纸M，主氣路、補償氣路并行結(jié)合的供給方案，只在補償氣路中設(shè)置較少數(shù)量的小流量噴嘴，不僅能夠滿足重型天然氣發(fā)動機的氣量需求，而且可通過補償氣路實現(xiàn)微調(diào)整，能克服現(xiàn)有技術(shù)采用小流量噴嘴所導(dǎo)致的使用成本很大的缺陷，此外，還能對較少數(shù)量的小流量噴嘴進行循環(huán)工作，成倍減小單個噴嘴的工作頻率，使得單個噴嘴的使用壽命相對提高，進而增加整個氣軌總成的使用壽命。

流量計：主氣路采用流量計測量其天然氣流量，為空燃比調(diào)整提供信息。

氣軌總成出氣管、文丘里進氣管：該兩種管道都為呈現(xiàn)一定拐角的管道，在應(yīng)用中，一定的拐角對氣流擴散、氣流間動量交換有促進作用。

溫度/壓力傳感器：在進氣穩(wěn)壓腔的頂部設(shè)置有溫度/壓力傳感器以對穩(wěn)壓腔內(nèi)的氣體進行即時的溫度、壓力監(jiān)測，以利于精確控制。

實施例1：

參見圖1至圖4，一種發(fā)動機天然氣計量與供給裝置，包括天然氣進口1、天然氣出口2、主氣路X與補償氣路Y，所述天然氣進口1分別與主氣路X、補償氣路Y的進氣口相通，主氣路X、補償氣路Y的出氣口均經(jīng)天然氣出口2后與發(fā)動機相通，所述主氣路X中流經(jīng)的天然氣的氣量大于補償氣路Y（優(yōu)選補償氣路Y中流經(jīng)的天然氣的氣量占總氣量的比例為小于等于10%），所述補償氣路Y中設(shè)置有氣軌總成3，氣軌總成3內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器4。

實施例2：

基本內(nèi)容同實施例1，不同之處在于：

所述主氣路X包括文丘里進氣管76與文丘里管7，所述文丘里進氣管76的一端與進氣穩(wěn)壓腔5相通，文丘里進氣管76的另一端經(jīng)文丘里管7后與出氣穩(wěn)壓腔6相通。所述文丘里管7包括依次相通的入口段71、縮口段72、穩(wěn)流段73、擴壓段74與穩(wěn)壓段75，所述入口段71、穩(wěn)流段73、穩(wěn)壓段75的橫剖面為矩形結(jié)構(gòu)，所述縮口段72、擴壓段74的橫剖面為梯形結(jié)構(gòu)；所述入口段71的直徑與縮口段72的大直徑端的直徑一致，縮口段72的小直徑端的直徑與穩(wěn)流段73的直徑一致，穩(wěn)流段73的直徑與擴壓段74的小直徑端的直徑一致，擴壓段74的大直徑端的直徑與穩(wěn)壓段75的直徑一致。

實施例3：

基本內(nèi)容同實施例2，不同之處在于：

所述文丘里進氣管76的另一端依次經(jīng)文丘里管7、流量計77、流量計出氣管78后與出氣穩(wěn)壓腔6相通；所述流量計77、流量計出氣管78的直徑大于等于入口段71的直徑，所述穩(wěn)壓段75的直徑與文丘里進氣管76的直徑一致。

實施例4：

基本內(nèi)容同實施例1，不同之處在于：

所述補償氣路Y包括氣軌總成進氣管Y1、氣軌總成出氣管Y2與氣軌總成3，所述進氣穩(wěn)壓腔5依次經(jīng)氣軌總成進氣管Y1、氣軌總成3、氣軌總成出氣管Y2后與出氣穩(wěn)壓腔6相通，所述氣軌總成3內(nèi)設(shè)置有至少兩個天然氣噴射器4，且天然氣噴射器4的排列方式為并聯(lián)。所述氣軌總成3包括上氣軌31、下氣軌32與天然氣噴射器4，且在上氣軌31內(nèi)開設(shè)有單向開口的上氣軌穩(wěn)壓腔33，下氣軌32內(nèi)開設(shè)有單向開口的下氣軌穩(wěn)壓腔34，所述上氣軌穩(wěn)壓腔33的進氣口經(jīng)進氣接頭35與氣軌總成進氣管Y1相通，上氣軌穩(wěn)壓腔33的側(cè)圍底部經(jīng)天然氣噴射器4與下氣軌穩(wěn)壓腔34的側(cè)圍頂部相通，下氣軌穩(wěn)壓腔34的出氣口經(jīng)出氣接頭36與氣軌總成出氣管Y2相通。

實施例5：

基本內(nèi)容同實施例4，不同之處在于：

所述天然氣噴射器4包括噴射器本體41及其內(nèi)部開設(shè)的同軸的噴射器天然氣通道42，所述噴射器天然氣通道42的頂、底兩端分別設(shè)置有上氣軌天然氣出口43、下氣軌天然氣進口44，所述上氣軌天然氣出口43與上氣軌穩(wěn)壓腔33的側(cè)圍底部相通，所述下氣軌天然氣進口44與下氣軌穩(wěn)壓腔34的側(cè)圍頂部相通。所述噴射器天然氣通道42包括同軸的上通道421、下通道422，所述上氣軌天然氣出口43依次經(jīng)上通道421、下通道422后與下氣軌天然氣進口44相通，且上通道421的直徑小于下通道422的直徑。

實施例6：

基本內(nèi)容同實施例1，不同之處在于：

所述天然氣進口1經(jīng)進氣穩(wěn)壓腔5后與主氣路X、補償氣路Y的進氣口相通，所述主氣路X、補償氣路Y的出氣口經(jīng)出氣穩(wěn)壓腔6后與天然氣出口2相通。