本發(fā)明涉及一種重型天然氣發(fā)動機設備，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：

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)動機燃氣供給部件使用壽命較短。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頻率，較大的燃氣流量也會提升單個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)動機燃氣噴射量均勻性控制系統(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相連接的毫秒級轉子流量計，該毫秒級轉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、毫秒級轉子流量計的設置及其對應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、毫秒級轉子流量計對應的是一個整的氣軌，它所調節(jié)的是整個氣軌的氣量，目的是提高響應速度，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)有技術中存在的使用壽命短、成本高的缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術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氣軌總成、天然氣出口后與發(fā)動機相通，且在氣軌總成內設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，主氣路中流經的天然氣的氣量大于補償氣路，且在補償氣路中設置有氣軌總成；

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天然氣出口后與發(fā)動機相通。

所述補償氣路中流經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構，所述縮口段、擴壓段的橫剖面為梯形結構；

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，所述氣軌總成內設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，且在上氣軌內開設有單向開口的上氣軌穩(wěn)壓腔，下氣軌內開設有單向開口的下氣軌穩(wěn)壓腔；

所述上氣軌穩(wěn)壓腔的進氣口經進氣接頭與氣軌總成進氣管相通，上氣軌穩(wěn)壓腔的側圍底部經天然氣噴射器與下氣軌穩(wěn)壓腔的側圍頂部相通，下氣軌穩(wěn)壓腔的出氣口經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部開設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，主氣路中流經的天然氣的氣量大于補償氣路，且在補償氣路中設置有氣軌總成，使用時，主氣路負責供給發(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正，滿足精確控制發(fā)動機空燃比要求，如此，既不需要設置大流量噴嘴，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，也為補償氣路的調節(jié)創(chuàng)造基礎，利于精確控制的實現(xiàn)，尤其當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，且各段直徑為本設計所公開的特殊技術限定時，更利于氣體流速的控制，產生最佳的壓力差，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，補償氣路內的氣軌總成內設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，使得腔內各處壓力趨于一致，利于天然氣在主氣路、補償氣路內的順暢流動，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)明的結構示意圖。

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腔45，下氣軌天然氣噴射器安裝孔內腔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

以下結合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

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內設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中流經的天然氣的氣量大于補償氣路Y，且在補償氣路Y中設置有氣軌總成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的出氣口均經天然氣出口2后與發(fā)動機相通。

所述補償氣路Y中流經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的橫剖面為矩形結構，所述縮口段72、擴壓段74的橫剖面為梯形結構；

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內設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內開設有單向開口的上氣軌穩(wěn)壓腔33，下氣軌32內開設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的側圍底部經天然氣噴射器4與下氣軌穩(wěn)壓腔34的側圍頂部相通，下氣軌穩(wěn)壓腔34的出氣口經出氣接頭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及其內部開設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，即采用燃氣量分組，主氣路、補償氣路并行結合的供給方案，只在補償氣路中設置較少數(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)微調整，能克服現(xiàn)有技術采用小流量噴嘴所導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)壓腔的頂部設置有溫度/壓力傳感器以對穩(wěn)壓腔內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的出氣口均經天然氣出口2后與發(fā)動機相通，所述主氣路X中流經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中設置有氣軌總成3，氣軌總成3內設置有至少兩個天然氣噴射器4。

實施例2：

基本內容同實施例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的橫剖面為矩形結構，所述縮口段72、擴壓段74的橫剖面為梯形結構；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內設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內開設有單向開口的上氣軌穩(wěn)壓腔33，下氣軌32內開設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的側圍底部經天然氣噴射器4與下氣軌穩(wěn)壓腔34的側圍頂部相通，下氣軌穩(wěn)壓腔34的出氣口經出氣接頭36與氣軌總成出氣管Y2相通。

實施例5：

基本內容同實施例4，不同之處在于：

所述天然氣噴射器4包括噴射器本體41及其內部開設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：

基本內容同實施例1，不同之處在于：

所述天然氣進口1經進氣穩(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的出氣口經出氣穩(wěn)壓腔6后與天然氣出口2相通。