CN101464173A - 液态压力燃料测试仪***测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种液态压力燃料测试仪测试***，该***采用双油耗仪测量，其特征在于在进油油路中，选用流量计进行进油油量的测量，在回油油路上，由一种定容计时法测量燃料消耗量的回油测试仪进行发动机回油油路油量的测量；进油油路中测量油量的流量计是质量流量计，回油油路中测量油量是由液态压力燃料测试仪测量完成，再由单片机进行信息采集、处理、计算、显示和异常状态检查修正，最后由计算输出打印发动机的燃料消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及一种液态压力燃料测试仪***测试方法，属于流体测量技术领域，特别是属于发动机台架实验中燃料消耗量的测量技术领域。
背景技术
目前发动机台架实验中，针对液态压力燃料的消耗量测量一般采用重量法图如图1所示和流量法图如图2所示进行测量。
重量法即使用精密电子秤，测量单位时间内燃料箱失去的重量，从而计算出单位时间内发动机的燃料消耗量，该方法的试验装置为精密电子秤。以华中科技大学为代表采用该种方法(Yusheng Zhang，Chunlan Mo，Huiya Zhang et.A Study on Combustion and Emission Characteristics of Small DI DieselEngine Fuelled with Dimethyl Ether The 7th Asia-Pacific InternationalSymposium on Combustion and Energy Utilization，15-17/12/2004，paperNo.235，Hong Kong)
重量法测量存在的缺点是：为使累计消耗量符合电子秤的量程及精度，要求发动机维持稳定工况的时间长，该方法测量精度低，不能测量发动机的动态瞬间燃油消耗量。
流量法就是使用单流量计，测量液态压力燃料在单位时间内，通过流量计的流量，从而计算出单位时间内发动机的燃料消耗量，该方法的试验装置为副燃料箱和质量流量计等高精度流量计。
西安交通大学(王贺武 周龙保 黄佐华等.直喷柴油机燃用二甲醚的试验研究《内燃机学报》1999/17/03 P 241-246.)及上海同圆环保科技有限公司研制开发的ToCeiL发动机瞬时油耗仪、成都诚邦公司的ET2700电喷发动机回油处理器、山东龙口AM400流量传感器等单位均采用该方法进行测试。
流量法测量存在的缺点是：该测试方法的测试基础是建立在“副油箱内燃油量恒定”这一前提上的，然而随着发动机状况的变化，进、回油量均是脉动流量，且副油箱内燃料密度也非恒定，在此情况下，测量副油箱内燃料质量的变化或保持燃料质量恒定都是困难的，因此测量是不准确的。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种解决回油油路中气、液两相混合燃料测试的难题，能精确测量累计燃油消耗量和动态瞬间燃油消耗量的液态压力燃料测试仪***测试方法。
本发明的技术方案是：液态压力燃料测试仪***测试方法采用双油耗仪测量，其特征在于在进油油路中，选用流量计进行进油油量的测量，在回油油路上，由一种定容计时法测量燃料消耗量的回油测试仪进行发动机回油油路油量的测量；进油油路中测量油量的流量计是质量流量计，回油油路中测量油量是由回油测试仪测量完成——即测量液体充满定容压力容器的时间，与进油流量计同时间内测定的燃料消耗量相减来计算发动机的燃料消耗量，其数学方程式为：
g＝gj-gh
式中g——燃料消耗量(g)；
gj——进油油量(g)；gh——回油油量(g)；
其中，gj、gh为：
gh＝VD×ρ
VD——定容容积 ρ——液体密度
Gk——进油流量计在时间t内的累计质量
所述的液态压力燃料测试仪***测试方法是由位置信号传感器、输入电路、单片机控制器、驱动电路、电磁阀和LED电磁阀显示器组成自动完成检测***，在该***中，发动机进油流量由质量流量计测量，实时测量值转变为4～20mA模拟信号输出，经输入电路调理，由单片机采集；发动机回油经电磁阀控制回路，流入耐高压玻璃容器中，通过单片机的配合，检测出定容回油量的时间，借助已知燃料的密度，计算出单位时间内回油的质量，同时也计算出单位时间内供油的质量，以此计算出发动机的油耗量。
所述的液态压力燃料测试仪采用透明玻璃管作为定容容器，由发光二极管和光敏二极管构成液位检测装置，发出中断信号；由五个电磁阀作为实现工作流程的执行机构，同时，检测液体的压力和温度，对液体密度进行修正。
所述的回油测试仪自动完成测量、计算、显示和异常状态检查修正。
本发明的有益效果是：
本液态压力燃料测试仪***测试方法可单独对电喷发动机、柴油机、液态压力燃料发动机等有回油装置的发动机的燃料消耗量进行测试。也可与ET2000发动机测控***兼容，对发动机的动力性、经济性等性能进行测试。测试的数据及试验曲线分析真实、有效，测试过程中，安全可靠，操作方便，反应灵敏，数据波动小，准确度达到了0.3级，可进行远程通讯控制测量。
附图说明
结合附图对本发明做进一步说明
图1为现有重量法测试原理图；
图2为现有流量法测试原理图；
图3为本发明液态压力燃料测试仪静态标定测试***原理图
图4为本发明液态压力燃料测试仪测试测试***原理图；。
图5为本发明液态压力燃料测试仪测试***功能框图
图6为本发明液态压力燃料测试仪测试***工作状态1图
图7为本发明液态压力燃料测试仪测试***工作状态2图
图8为本发明液态压力燃料测试仪测试***工作状态3图
图9为本发明液态压力燃料测试仪测试***工作状态4图
图10为本发明液态压力燃料测试仪测得的ZS1100柴油机的试验曲线1图
图11为本发明液态压力燃料测试仪测得的ZS1100柴油机的试验曲线2图
图12为本发明液态压力燃料测试仪测试***在发动机台架上的测试应用图
图中零部件、部位及编号：
1-油箱 2-质量流量计 3-液态压力燃料测试仪 4-量筒A 5-量筒B
6-阀门x1 7-阀门x2 8-阀门x3 9-发动机 10-进油电磁阀D1
11-直通电磁阀D2 12-出油电磁阀D3 13-进气电磁阀D4 14-排气电磁D5
15-温度传感器 16-压力传感器 17-回油流量测试罐 18-液位传感器
19-高压氮气瓶 20-DME燃料箱 21-燃油流量计 22-DME输送泵
23-调压器 24-蓄能器 25-高压泵 26-喷嘴
具体实施方式
按图4所示的线路图用管道和电缆进行联接。
液态压力燃料测试仪的设计
A、液态压力燃料测试仪***功能框图如图5所示：
在***中，发动机进油流量由质量流量计测量，实时测量值转变为4～20mA模拟信号输出，经输入电路调理，由单片机采集；发动机回油经电磁阀控制回路，流入耐高压玻璃容器中，通过单片机的配合，检测出定容回油量的时间，借助已知燃料的密度，计算出单位时间内回油的质量，同时也计算出单位时间内供油的质量，以此计算出发动机的油耗量；整套***，自动完成测量、计算、显示和异常状态检查，可进行远程控制测量。
B、液态压力燃料测试仪内各电磁阀的工作流程设计
液态压力燃料测试仪用于液态压力燃料发动机的回油油量测量，其工作状态共分为4种：
a)发动机正常运转，未进行油量测量。此时进油10-进油电磁阀D1关闭、11-直通电磁阀D2打开、12-出油电磁阀D3关闭，发动机回油路线如图6所示。
b)开始测量发动机油耗。此时10-进油电磁阀D1打开、11-直通电磁阀D2、12-出油电磁阀D3、13-进气电磁阀D4、14-排气电磁D5关闭，当低限液位检测为真时，开始计时，同时累计进油油量。发动机回油路线如图7所示。
c)检测结束，排空液体。当高限液位检测为真时，停止计时并关闭10-进油电磁阀D1，打开11-直通电磁阀D2、12-出油电磁阀D3、13-进气电磁阀D4，同时计算并显示结果以及上传上位机。发动机回油路线如图8所示。
d)排除氮气，进入待机状态。当低限液位检测为否时，关闭12-出油电磁阀D3、13-进气电磁阀D4，打开14-排气电磁D5，进行自然排空，当压力低于设定值时，关闭14-排气电磁D5，进入待机状态。发动机回油路线如图9所示。
C、液态压力燃料测试仪的结构设计
液态压力燃料测试仪在结构上采用透明玻璃管作为定容容器；由发光二极管和光敏二极管构成液位检测装置，发出中断信号；由五个电磁阀作为实现工作流程的执行机构。同时，检测液体的压力和温度，对液体密度进行修正。
液态压力燃料测试仪***测试方法的实际应用测试
采用静态标定的方法对液态压力燃料测试仪测试***进行标定，首先按图3所示的线路图用管道进行联接后对***进行标定，标定数据如表1。
表1 液态压力燃料测试仪静态标定数据记录表
| 标定次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 测量时间t(s) | 25.75 | 26.29 | 26.95 | 25.30 | 25.30 | 26.93 |
| 量筒内液体体积Vh(ml) | 105 | 110 | 112 | 115 | 110 | 108 |
| 实际液体消耗量Bs(kg/h) | 14.68 | 15.06 | 14.96 | 16.36 | 15.65 | 14.44 |
| 测量显示消耗量Bx(kg/h) | 14.72 | 15.10 | 15.00 | 16.40 | 15.69 | 14.47 |
| 相对误差δ(％) | 0.28 | 0.25 | 0.26 | 0.22 | 0.24 | 0.22 |
由以上数据可以得出，该液态压力燃料测试仪的准确度可以达到0.3级。
该液态压力燃料测试仪***测试方法可单独使用，进行电喷发动机、柴油机、液态压力燃料发动机等有回油装置的发动机的燃料消耗量测试。也可与ET2000发动机测控***兼容，对发动机的动力性、经济性等性能进行测试。
利用该液态压力燃料测试仪***测试方法，与ET2000发动机测控***配合，在发动机台架上，对ZS1100型柴油机燃用二甲醚的经济性进行了试验研究。试验数据见表2，试验曲线如图10所示和如图11所示。
由试验数据及试验曲线分析，试验数据真实、有效，试验曲线趋势符合柴油机特点。
该液态压力燃料测试仪***测试方法在试验过程中，安全可靠，操作方便，反应灵敏，数据波动小。
表2 二甲醚发动机燃料消耗测量***测得的ZS1100柴油机的试验数据表
由以上试验数据和使用情况可知，该液态压力燃料测试仪***测试方法测量准确度达到了0.3级，整个***使用安全、可靠，操作方便。试验曲线趋势符合柴油机特点。
Claims (4)
1、一种液态压力燃料测试仪测试***，采用双油耗仪测量，其特征在于在进油油路中，选用流量计进行进油油量的测量，在回油油路上，由一种定容计时法测量燃料消耗量的回油测试仪进行发动机回油油路油量的测量；进油油路中测量油量的流量计是质量流量计，回油油路中测量油量是由回油测试仪测量完成——即测量液体充满定容压力容器的时间，与进油流量计同时间内测定的燃料消耗量相减来计算发动机的燃料消耗量，其数学方程式为：
g＝gj-gh
式中g——燃料消耗量(g)；
gj——进油油量(g)；gh——回油油量(g)；
其中，gj、gh为：
gh＝VD×ρ
VD——定容容积 ρ——液体密度
Gk——进油流量计在时间t内的累计质量
2、如权利要求1所述的一种液态压力燃料测试仪测试***，其特征在于液态压力燃料测试仪测试***是由位置信号传感器、输入电路、单片机控制器、驱动电路、电磁阀和LED电磁阀显示器组成自动完成检测***，在该***中，发动机进油流量由质量流量计测量，实时测量值转变为4～20mA模拟信号输出，经输入电路调理，由单片机采集；发动机回油经电磁阀控制回路，流入耐高压玻璃容器中，通过单片机的配合，检测出定容回油量的时间，借助已知燃料的密度，计算出单位时间内回油的质量，同时也计算出单位时间内供油的质量，以此计算出发动机的油耗量。
3、如权利要求1所述的一种液态压力燃料测试仪测试***，其特征在于液态压力燃料测试仪采用透明玻璃管作为定容容器，由发光二极管和光敏二极管构成液位检测装置，发出中断信号；由五个电磁阀作为实现工作流程的执行机构，同时，检测液体的压力和温度，对液体密度进行修正。
4、如权利要求1所述的一种液态压力燃料测试仪测试***，其特征在于液态压力燃料测试仪测试***自动完成测量、计算、显示和异常状态检查修正。
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