[发明专利]气体流量燃料计量

说明书

一种燃料计量阀包括：阀体，其在入口端口和出口端口之间的内室中容纳阀元件；致动器，其联接成使阀元件相对于阀体移动；以及控制器，其被配置成调节阀体的位置。阀元件调节通过阀体的燃料的流量。控制器基于差压和绝对压力传感器的测量值通过致动器调节阀体的位置，以实现通过阀体的燃料的目标质量流量。基于预定最大亚音速压力，差压传感器仅在有限的刻度范围内进行精度校准。

优先权声明

本申请要求2015年4月20日提交的美国临时申请第62/150,017号的优先权，该申请的内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本说明书涉及用于以气体燃料运行的燃烧发动机的燃料计量阀。

背景技术

气体燃料系统用于各种内燃发动机，例如用于车辆和工业场合的往复式或涡轮式发动机。这些发动机可以利用提供来自液化天然气(LNG)或压缩天然气(CNG)源的天然气(主要为甲烷)或诸如丙烷或氢气的其他气体燃料的燃料系统。在许多系统中，燃料计量阀操作来控制输送到发动机的气体燃料的流量。对于燃油计量阀的准确性和可靠性的问题通常基于当来自多个传感器的输出用作燃料质量流量计算的输入时的误差累积。

发明内容

在本公开的第一方面中，一种燃料计量阀包括：阀体，其在入口端口和出口端口之间的内室中容纳阀元件，该阀元件调节通过阀体的燃料流量；致动器，其被联接以使阀元件相对于阀体移动；控制器，其被配置成基于差压和绝对压力测量值经由致动器调节阀体的位置，以实现通过阀体的燃料的目标质量流量；以及差压和绝对压力传感器，其被布置成提供压力测量值。基于预定最大亚音速差压，差压传感器仅在有限的刻度范围内进行精度校准。

在第一方面的一些实施例中，燃料流包括气态流体流。

在第一方面的一些实施例中，控制器被配置成基于压力测量值来识别阀元件上的音速或亚音速流动状态。在第一方面的一些实施例中，控制器还被配置成：响应于识别亚音速流动状态，实施第一组的一个或多个流动方程以实现目标质量流量；并且响应于识别音速流动状态，实施第二组的一个或多个不同的流动方程以实现目标质量流量。在第一方面的一些实施例中，仅第一组流量方程包括作为输入的差压测量值。

在第一方面的一些实施例中，差压传感器流体地联接到上游压力探针和下游压力探针，使得差压测量值对应于阀元件上的差压。在第一方面的一些实施例中，上游压力探针包括皮托管探针，下游压力探针包括静态压力探针。在第一方面的一些实施例中，预定最大亚音速差压包括确定为最大量值压力差的最大预期亚音速压差，该最大量值压力差对应于大于或等于在系统操作条件的预期范围内的燃料的临界压力的压力比。

在第一方面的一些实施例中，有限的刻度范围限定小于或等于燃料计量阀的预定最大差压的上限。在第一方面的一些实施例中，有限的刻度范围限定大于或等于预定最大亚音速差压的上限。

在本公开的第二方面中，燃烧发动机系统包括：燃料源；发动机，其通过由燃料源提供的燃料的燃烧产生机械动力；以及燃料计量阀，其位于发动机上游和燃料源下游，该燃料计量阀调节从燃料源提供的气体燃料的流量。燃料计量阀包括：阀体，其在入口端口和出口端口之间的内室中容纳阀元件，该阀元件调节通过阀体的燃料流量；致动器，其被联接以使阀元件相对于阀体移动；控制器，其被配置成基于差压和绝对压力测量值经由致动器调节阀体的位置，以实现通过阀体的燃料的目标质量流量；以及差压和绝对压力传感器，其被布置成提供压力测量值。基于预定最大亚音速差压，差压传感器仅在有限的刻度范围内进行精度校准。

在第二方面的一些实施例中，燃烧发动机系统还包括发动机控制单元，其可通信地联接到燃料计量阀并且被配置成经由燃料需求信号提供目标质量流量。

在第二方面的一些实施例中，燃料流包括气态流体流。