[發明專利]超聲燃料流量感測和控制

在審

• 申請號: 202210629879.0
• 申請日: 2014-10-03
• 公開（公告）號: CN115388968A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: M.A.穆罕默德;E.R.弗隆;C.J.麥肯茲;W.J.梅蘭德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86;F02D41/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;李嘯

公開用于測量導管(104)內的液體燃料流量的方法和設備。示例流量傳感器(101)可包括導管(104)，其布置成使燃料沿流動軸(154)流經其中，導管(104)限定與流動軸(154)正交的流動面積。流量傳感器(101)還可包括第一換能器(102)，其布置成通過接近流動面積(152)的導管(104)將第一信號引導到第二換能器(114)，第二換能器(114)布置成通過接近流動面積(152)的導管（104）將第二信號引導到第一換能器(102)，第一換能器(102)與第二換能器(114)間隔開信號通路長度(112)，并且在與流動軸(154)平行的方向上間隔開軸向距離。燃料流量測量系統(100)還可包括處理器(180)，其布置成基于第一和第二信號渡越時間(122，118)、已知燃料性質和燃料溫度(150)來計算燃料質量流率(170)。

相關申請的交叉引用

本PCT實用申請要求具有提交日期為2013年10月11日并且標題為“UltrasoundFuel Flow Sensing and Control”的當前待決美國臨時申請序列號61/889552的優先權和權益，通過引用將其全部結合到本文中。

技術領域

本文所公開的主題一般涉及燃料流量測量系統，以及更具體來說涉及用于測量導管內的液體燃料流量的方法和設備。

背景技術

由于需要知道車輛或一個機械將消耗多少燃料(或者備選地需要知道多少燃料經過管道或導管)，燃料流量測量系統對許多行業，包括汽車、石油和天然氣、電力和航空，是至關重要的。在許多高通流量應用中，甚至燃料流量測量中的小的不準確也能夠導致大的收益損失。

現有燃料測量系統可使用渦輪機類型計量表，其以與容積流率成比例的速率自旋。由于在渦輪機軸承上的應力，這些類型的系統趨向于隨時間而被磨損。另外，它們因與使渦輪機計量表自旋相關聯的固有摩擦而能夠限制燃料流量。其他類型的計量表使用流動截面（flow section）或孔板以及與流率成比例的差壓測量。這些類型的系統還導致燃料流量壓力損失。此外，一般假定渦輪機和孔板類型燃料計量表提供有限精度。文丘里(Venturi)類型流量計量表能夠要求過長流動截面，其對其中空間和/或重量限制存在的許多應用可能不是理想的。一些常規超聲流量計量表可遭受類似缺點。

期望具有帶有較低壓力損失的耐用、更輕重量的燃料流量測量系統，其具有更大精度并且能夠與控制器配合使用。

發明內容

由本公開提供解決方案，包括為說明性教導而不是意在限制所提供的示例實施例。

按照本公開的至少一些方面的示例燃料流量測量系統可包括：導管，布置成使燃料大體沿流動軸（flow axis）流經其中；第一換能器，布置成通過接近流動面積的導管將第一信號引導到第二換能器，第二換能器，布置成通過接近流動面積的導管將第二信號引導到第一換能器，第一換能器與第二換能器間隔開信號通路長度，第一換能器和第二換能器在與流動軸平行的方向上間隔開軸向距離；以及處理器，用于至少部分基于第一信號從第一換能器傳播到第二換能器的第一信號渡越時間、第二信號從第二換能器傳播到第一換能器的第二信號渡越時間、一個或多個已知燃料流量性質和燃料溫度來計算通過導管的燃料質量流率。

按照本公開的至少一些方面的示例發動機控制系統可包括：電子發動機控制器，配置成以更新速率進行操作；燃料流量測量系統，操作上耦合以向電子發動機控制器提供燃料質量流率信號，燃料流量測量系統包括：導管，燃料能夠流經導管；至少一個燃料溫度傳感器，布置成測量與流經導管的燃料相關聯的燃料溫度；第一超聲換能器和第二超聲換能器，布置成通過導管的至少一部分來引導超聲信號，第二超聲換能器面向第一超聲換能器，第一和第二換能器以測量間隔進行操作；以及處理器，配置成至少部分基于第一信號從第一超聲換能器傳播到第二超聲換能器的第一信號渡越時間、第二信號從第二超聲換能器傳播到第一超聲換能器的第二信號渡越時間和燃料溫度來計算通過導管的燃料的質量流率。測量間隔可與電子發動機控制器的更新速率基本上相同或者比其更短。