CN106482794B - 一种egr发动机文丘里管流量计 - Google Patents

Abstract

一种EGR发动机文丘里管流量计，包括文丘里管及其顶部设置的传感器安装部，文丘里管包括依次同轴连通的入口段、收缩段、喉口段、扩张段，传感器安装部的内部开设有高压取压通道、低压取压通道，高压取压通道为Z字形结构，包括依次垂直连接的一号通道、二号通道、三号通道，一号通道的一端与入口段相通，一号通道的另一端依次通过二号通道、三号通道与顶面相通，低压取压通道与喉口段相通，且一号通道的轴线、低压取压通道的轴线均与文丘里管的轴线垂直。本设计提高了测量精度和准确度。

Description

一种EGR发动机文丘里管流量计

技术领域

本发明属于发动机流量测量技术领域，具体涉及一种EGR发动机文丘里管流量计，适用于提高测量精度和准确度。

背景技术

随着国6排放法规的临近，国4/5阶段采用的开式空气管理系统已无法满足更加严排放法规的要求，发动机必须采用闭式空气管理系统才能满足国6排放法规。目前，实现闭环控制空气管理系统的方式主要有以下三种，分别是λ传感器，HFM（空气流量计）以及压差传感器。

第一种λ传感器的使用原理是将λ传感器布置在汽车排气管上，测量废气中的氧含量，借以判断柴油机实时空燃比状态，其缺点是事后测量，在下一个循环才能做出响应进行调整，响应慢。另一种是在整车空气滤清器后面布置HFM，其缺点是对布置要求非常高，需要布置在1–2米的长直管段上，否则达不到±2%的控制精度需求。最后是采用文丘里管+压差传感器方式测量流量系统中的压差信号，通过控制系统把压差信号转换为流量信号，实现废气流量的实时精确测量，其具有结构紧凑、响应速度快、且不受整机布置影响等优点，被越来越多的采用。

中国专利：公开号为CN10543468A，公开日为2015年11月11日的发明专利公开了一种文丘里管，包括依次连接的入口段、收缩段、喉口及扩散段，还包括用于检测喉口的压力的喉口压力通道，喉口压力通道伸入喉口的端部开口位于喉口和扩散段的连接处，端部开口朝向扩散段。虽然该发明能反映喉口与入口段之间的压差，还可以通过压差传感器的压差正负值得出经过文丘里管的流体流向，有效提高了测量流体流量的准确性，但仍然存在以下缺陷：

1、该结构中，一方面，进口压力通道采用斜通道结构，其取气口位于入口段和收缩段的交界处，当流体从入口段流至收缩段时，其压力会逐渐降低，在测量时不仅会测得部分动压，而且受压力降低的影响较大；另一方面，喉口压力通道为L型结构，其取气口在喉口段和扩张段的交界处，当文丘里管内部流体从喉口段流至扩张段时，压力会逐渐上升，该处测得的压力值并不能直接反应出喉口处的代表性低压压力值，因此该结构的测量准确度较低；

2、该结构通过外接法兰与文丘里管流量计连接，且在外接法兰上设有冷却水路通道，其上再连接传感器，该设计使得取气距离较长，沿程损失较大，测量精度较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的测量精度和准确度较低的问题，提供一种测量精度和准确度较高的EGR发动机文丘里管流量计。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种EGR发动机文丘里管流量计，包括文丘里管及其顶部设置的传感器安装部，所述文丘里管包括依次同轴连通的入口段、收缩段、喉口段、扩张段，所述传感器安装部的内部开设有与入口段相通的高压取压通道、与喉口段相通的低压取压通道；

所述高压取压通道为Z字形结构，包括依次垂直连接的一号通道、二号通道、三号通道，所述一号通道的一端与入口段相通，一号通道的另一端依次通过二号通道、三号通道与传感器安装部的顶面相通，且一号通道的轴线、低压取压通道的轴线均与文丘里管的轴线垂直。

所述入口段、喉口段均为内径不变的柱形结构，所述收缩段、扩张段均为锥形台结构，收缩段的大直径端与入口段连接，收缩段的小直径端通过喉口段与扩张段的小直径端连接；

所述一号通道与收缩段的大直径端的轴向距离为21.5mm，低压取压通道的轴线与喉口段两端的轴向距离相等。

所述文丘里管还包括与扩张段相通的出口段，该出口段为内径不变的柱形结构，其一端与扩张段的大直径端连接。

所述入口段的内径为46mm，入口段的长度为100mm，所述收缩段的锥度为35.3°，所述喉口段的内径为26mm，喉口段的长度为45mm，所述扩张段的锥度为16°，所述出口段的内径为46mm，出口段的长度为32mm，所述三号通道与收缩段的大直径端的轴向距离为23mmmm，所述顶面与轴线的纵向距离为67.4mm，所述一号通道、二号通道、三号通道、低压取压通道的内径均为6.5mm，且三号通道与低压取压通道的径向距离为24mm。

所述入口段与收缩段之间、收缩段与喉口段之间、喉口段与扩张段之间、扩张段与出口段之间均采用R2的圆角过渡。

所述顶面与传感器固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种EGR发动机文丘里管流量计中高压取压通道为Z字形结构，包括依次垂直连接的一号通道、二号通道、三号通道，一号通道的一端与入口段相通，另一端依次通过二号通道、三号通道与顶面相通，且一号通道的轴线、低压取压通道的轴线均与文丘里管的轴线垂直，即高压取压通道采用Z字形直通道、低压取压通道为一字型直通道，其测得的压力值更接近真实静压，精度更高，另外，传感器安装部的顶面直接与传感器固定连接，取气距离较短，该设计进一步保证了测量精度。因此，本发明的测量精度较高。

2、本发明一种EGR发动机文丘里管流量计中低压取压通道的轴线与喉口段两端的轴向距离相等，即将低压取压通道设置在喉口中心处，该处的低压压力值是喉口段最稳定的部位，且测得的压力值也更准确，同时，一号通道与收缩段的大直径端的轴向距离为21.5mm，即高压取压口离收缩段设定了一定距离，保证了测量值受收缩段的影响较小。因此，本发明不仅提高了测量准确度，而且保证了测量的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：文丘里管1、入口段11、收缩段12、喉口段13、扩张段14、出口段15、轴线16、传感器安装部2、高压取压通道21、一号通道211、二号通道212、三号通道213、低压取压通道22、顶面23。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种EGR发动机文丘里管流量计，包括文丘里管1及其顶部设置的传感器安装部2，所述文丘里管1包括依次同轴连通的入口段11、收缩段12、喉口段13、扩张段14，所述传感器安装部2的内部开设有与入口段11相通的高压取压通道21、与喉口段13相通的低压取压通道22；

所述高压取压通道21为Z字形结构，包括依次垂直连接的一号通道211、二号通道212、三号通道213，所述一号通道211的一端与入口段11相通，一号通道211的另一端依次通过二号通道212、三号通道213与传感器安装部2的顶面23相通，且一号通道211的轴线、低压取压通道22的轴线均与文丘里管1的轴线16垂直。

所述入口段11、喉口段13均为内径不变的柱形结构，所述收缩段12、扩张段14均为锥形台结构，收缩段12的大直径端与入口段11连接，收缩段12的小直径端通过喉口段13与扩张段14的小直径端连接；

所述一号通道211与收缩段12的大直径端的轴向距离为21.5mm，低压取压通道22的轴线与喉口段13两端的轴向距离相等。

所述文丘里管1还包括与扩张段14相通的出口段15，该出口段15为直径不变的柱形结构，其一端与扩张段14的大直径端连接。

所述入口段11的内径为46mm，所述入口段11的长度为100mm，所述收缩段12的锥度为35.3°，所述喉口段13的内径为26mm，喉口段13的长度为45mm，所述扩张段14的锥度为16°，所述出口段15的内径为46mm，出口段15的长度为32mm，所述顶面23与轴线16的纵向距离为67.4mm，所述一号通道211、二号通道212、三号通道213、低压取压通道22的内径均为6.5mm，且三号通道213与低压取压通道22的轴向距离为24mmmm。

所述入口段11与收缩段12之间、收缩段12与喉口段13之间、喉口段13与扩张段14之间、扩张段14与出口段15之间均采用R2的圆角过渡。

所述顶面23与传感器固定连接，

本发明的原理说明如下：

本发明结构小巧，布置方便，响应快，能较精确测量增压柴油机EGR废气流量，可实现柴油机的排放以及燃烧室的温度的控制。其具体工作原理为：

EGR废气由入口段11进入文丘里管1内部，传感器通过高压取压通道21获得入口段11的静压，废气流经收缩段12时，压力逐渐下降，传感器通过低压取压通道22获得喉口段13较低的静压，并计算压力差。废气在流经扩张段14时，压力逐渐上升，使得出口段15的气压较入口段11的气压降低较小。

本发明对入口段、收缩段、喉口段、扩张段以及出口段的尺寸等参数进行了相应的限定，通过相关试验标定，得到其流量系数Cd值为0.9937，沿程损失为压差值的20%，误差范围为-1%‐1%，且雷诺数在80000‐280000的范围内时，Cd值基本稳定。

实施例1：

参见图1，一种EGR发动机文丘里管流量计，包括文丘里管1及其顶部设置的传感器安装部2，所述文丘里管1包括依次同轴连通的入口段11、收缩段12、喉口段13、扩张段14、出口段15，所述入口段11、喉口段13、出口段15均为内径不变的柱形结构，所述收缩段12、扩张段14均为锥形台结构，收缩段12的大直径端与入口段11连接，收缩段12的小直径端通过喉口段13与扩张段14的小直径端连接，扩张段14的大直径端与出口段15的一端连接，所述入口段11与收缩段12之间、收缩段12与喉口段13之间、喉口段13与扩张段14之间、扩张段14与出口段15之间均采用R2的圆角过渡，所述传感器安装部2的顶面23与传感器固定连接，传感器安装部2的内部开设有高压取压通道21、低压取压通道22，所述高压取压通道21为Z字形结构，包括依次垂直连接的一号通道211、二号通道212、三号通道213，所述一号通道211的一端与入口段11相通，一号通道211的另一端依次通过二号通道212、三号通道213与顶面23相通，所述低压取压通道22与喉口段13相通，且一号通道211的轴线、低压取压通道22的轴线均与文丘里管1的轴线16垂直；所述入口段11的内径为46mm，入口段11的长度为100mm，收缩段12的锥度为35.3°，喉口段13的内径为26mm，喉口段13的长度为45mm，扩张段14的锥度为16°，出口段15的内径为46mm，出口段15的长度为32mm，所述顶面23与轴线16的纵向距离为67.4mm，所述一号通道211、二号通道212、三号通道213、低压取压通道22的内径均为6.5mm，且一号通道211与收缩段12的大直径端的轴向距离为21.5mm，三号通道213与低压取压通道22的轴向距离为24mmmm，低压取压通道22的轴线与喉口段13两端的轴向距离相等。

通过水介质对实施例1文丘里管流量计进行标定，测得平均流量系数Cd值为0.9937，误差范围为-1%‐1%，压力损失为压差的20%，雷诺数在80000‐280000的范围内时，流量系数Cd值基本稳定。

Claims (4)

1.一种EGR发动机文丘里管流量计，包括文丘里管（1）及其顶部设置的传感器安装部（2），所述文丘里管（1）包括依次同轴连通的入口段（11）、收缩段（12）、喉口段（13）、扩张段（14），所述传感器安装部（2）的内部开设有与入口段（11）相通的高压取压通道（21）、与喉口段（13）相通的低压取压通道（22），其特征在于：

所述入口段（11）与收缩段（12）之间、收缩段（12）与喉口段（13）之间、喉口段（13）与扩张段（14）之间、扩张段（14）与出口段（15）之间均采用R2的圆角过渡，所述高压取压通道（21）为Z字形结构，包括依次垂直连接的一号通道（211）、二号通道（212）、三号通道（213），所述一号通道（211）的一端与入口段（11）相通，一号通道（211）的另一端依次通过二号通道（212）、三号通道（213）与传感器安装部（2）的顶面（23）相通，且一号通道（211）的中轴线、低压取压通道（22）的轴线均与文丘里管（1）的轴线（16）垂直；

所述入口段（11）的内径为46mm，入口段（11）的长度为100mm，所述收缩段（12）的锥度为35.3°，所述喉口段（13）的内径为26mm，喉口段（13）的长度为45mm，所述扩张段（14）的锥度为16°，所述出口段（15）的内径为46mm，出口段（15）的长度为32mm，所述顶面（23）与轴线（16）的纵向距离为67.4mm，所述一号通道（211）、二号通道（212）、三号通道（213）、低压取压通道（22）的内径均为6.5mm，且三号通道（213）与低压取压通道（22）的径向距离为24mm。

2.根据权利要求1所述的一种EGR发动机文丘里管流量计，其特征在于：

所述入口段（11）、喉口段（13）均为内径不变的柱形结构，所述收缩段（12）、扩张段（14）均为锥形台结构，收缩段（12）的大直径端与入口段（11）连接，收缩段（12）的小直径端通过喉口段（13）与扩张段（14）的小直径端连接；

所述一号通道（211）与收缩段（12）的大直径端的轴向距离为21.5mm，低压取压通道（22）的轴线与喉口段（13）两端的轴向距离相等。

3.根据权利要求2所述的一种EGR发动机文丘里管流量计，其特征在于：所述文丘里管（1）还包括与扩张段（14）相通的出口段（15），该出口段（15）为内径不变的柱形结构，其一端与扩张段（14）的大直径端连接。

4.根据权利要求1–3任一项所述的一种EGR发动机文丘里管流量计，其特征在于：所述顶面（23）与传感器固定连接。