[发明专利]超声燃料流量感测和控制

说明书

相关申请的交叉引用

本PCT实用申请要求具有提交日期为2013年10月11日并且标题为“UltrasoundFuelFlowSensingandControl”的当前待决美国临时申请序列号61/889552的优先权和权益，通过引用将其全部结合到本文中。

技术领域

本文所公开的主题一般涉及燃料流量测量系统，以及更具体来说涉及用于测量导管内的液体燃料流量的方法和设备。

背景技术

由于需要知道车辆或一个机械将消耗多少燃料(或者备选地需要知道多少燃料经过管道或导管)，燃料流量测量系统对许多行业，包括汽车、石油和天然气、电力和航空，是至关重要的。在许多高通流量应用中，甚至燃料流量测量中的小的不准确也能够导致大的收益损失。

现有燃料测量系统可使用涡轮机类型计量表，其以与容积流率成比例的速率自旋。由于在涡轮机轴承上的应力，这些类型的系统趋向于随时间而被磨损。另外，它们因与使涡轮机计量表自旋相关联的固有摩擦而能够限制燃料流量。其他类型的计量表使用流动截面（flowsection）或孔板以及与流率成比例的差压测量。这些类型的系统还导致燃料流量压力损失。此外，一般假定涡轮机和孔板类型燃料计量表提供有限精度。文丘里(Venturi)类型流量计量表能够要求过长流动截面，其对其中空间和/或重量限制存在的许多应用可能不是理想的。一些常规超声流量计量表可遭受类似缺点。

期望具有带有较低压力损失的耐用、更轻重量的燃料流量测量系统，其具有更大精度并且能够与控制器配合使用。

发明内容

由本公开提供解决方案，包括为说明性教导而不是意在限制所提供的示例实施例。

按照本公开的至少一些方面的示例燃料流量测量系统可包括：导管，布置成使燃料大体沿流动轴（flowaxis）流经其中；第一换能器，布置成通过接近流动面积的导管将第一信号引导到第二换能器，第二换能器，布置成通过接近流动面积的导管将第二信号引导到第一换能器，第一换能器与第二换能器间隔开信号通路长度，第一换能器和第二换能器在与流动轴平行的方向上间隔开轴向距离；以及处理器，用于至少部分基于第一信号从第一换能器传播到第二换能器的第一信号渡越时间、第二信号从第二换能器传播到第一换能器的第二信号渡越时间、一个或多个已知燃料流量性质和燃料温度来计算通过导管的燃料质量流率。

按照本公开的至少一些方面的示例发动机控制系统可包括：电子发动机控制器，配置成以更新速率进行操作；燃料流量测量系统，操作上耦合以向电子发动机控制器提供燃料质量流率信号，燃料流量测量系统包括：导管，燃料能够流经导管；至少一个燃料温度传感器，布置成测量与流经导管的燃料相关联的燃料温度；第一超声换能器和第二超声换能器，布置成通过导管的至少一部分来引导超声信号，第二超声换能器面向第一超声换能器，第一和第二换能器以测量间隔进行操作；以及处理器，配置成至少部分基于第一信号从第一超声换能器传播到第二超声换能器的第一信号渡越时间、第二信号从第二超声换能器传播到第一超声换能器的第二信号渡越时间和燃料温度来计算通过导管的燃料的质量流率。测量间隔可与电子发动机控制器的更新速率基本上相同或者比其更短。

按照本公开的至少一些方面的示例燃料流量传感器可包括：导管，布置成经过其中传送燃料，导管从上游到下游包括第一导管部分、第二导管部分和第三导管部分，第二导管部分包括第一端和第二端；第一超声换能器，布置成接近第二导管部分的第一端；以及第二超声换能器，布置成接近所述第二导管部分的第二端；其中第一导管部分和第三导管部分基本上平行，并且第二导管部分相对于第一导管部分和第三导管部分以非零角度设置。

按照本公开的至少一些方面的示例燃料流量测量系统可包括：导管，布置成使燃料大体沿流动轴流经其中，导管限定与流动轴大体正交的流动面积；第一换能器，布置成通过接近流动面积的导管将第一信号引导到第二换能器，第三换能器，布置成通过接近流动面积的导管将第二信号引导到第四换能器，第一换能器与第二换能器间隔开信号通路长度，第一换能器和第二换能器在与流动轴平行的方向上间隔开轴向距离；第三换能器与第四换能器间隔开信号通路长度，第三换能器和第四换能器在与流动轴平行的方向上间隔开轴向距离；以及处理器，布置成至少部分基于第一信号从第一换能器传播到第二换能器的第一信号渡越时间、第二信号从第三换能器传播到第四换能器的第二信号渡越时间、一个或多个已知燃料性质和燃料温度来计算通过导管的燃料质量流率。

附图说明