4.4. Интегрирующие тахометры
Принцип измерения. Мера. Частотная модуляция. Типы бесконтактных первичных преобразователей, принципы их действия. Принципиальные преимущества частотного сигнала. Средство измерения для регистрации сигнала. Измерительная схема интегрирующего тахометра с аналоговым выходом, её основные элементы, их назначение. Докажите, что среднее значение выходного аналогового сигнала прямо пропорционально частоте вращения. Динамические погрешности интегрирующих тахометров (2) и способы их учёта?
5. Измерение расхода топлива
Задачи, для решения которых необходимо измерение расхода топлива. Как в зависимости от цели измерения расхода топлива изменяются требования к точности измерения, к динамическим свойствам средства измерения, способу измерения, к выбору средств измерения, к характеру самой измеряемой величины. Требуемая точность по ГОСТ 14846-81. Мгновенный и средний расход топлива.
По целому ряду причин промышленные средства измерения (СИ) расходов не могут непосредственно использоваться для измерения расхода топлива в ДВС. Отчасти это связано с тем, что они, как правило, предназначены для измерения сравнительно больших расходов и/или не отвечают требованиям диапазона расходов и точности. На протяжении многих лет задача решалась использованием косвенных методов измерения, что обеспечивало необходимую точность и автоматизацию измерений среднего расхода, но не отвечало требованиям оперативности. Измерения мгновенного расхода топлива в динамических режимах (на неустановившихся режимах работы двигателя) далеко не всегда отвечали требованиям точности.
В настоящее время для оценки токсичности автомобилей используются ездовые циклы, представляющие собой последовательность чередующихся режимов работы. Однако во время таких испытаний проводится также оценка экономичности автомобиля, как в целом за весь цикл, так и по отдельным составляющим цикла. Подобным испытаниям может подвергаться и сам двигатель, если на стенде моделируются условия его работы на автомобиле. Поэтому требования к СИ расхода топлива становятся более жёсткими в части их динамических свойств.
Особенности измерения расхода топлива при испытаниях ДВС (5-6).
Современным средствам измерения (СИ) расхода топлива предъявляются следующие требования учётом особенностей их условий их работы при стендовых испытаниях автомобильных ДВС.
1. Диапазон расходов (25…30):1
Непосредственное измерение массового расхода топлива.
Высокая точность измерений, составляющая в настоящее время 0,5% от текущего значения расхода (по ГОСТ 14846-80 – от номинального расхода).
Возможность работы в условиях значительных изменений температуры топлива (до +60С). Это вызывает необходимость применения специальных систем для охлаждения топлива с целью удаления паров лёгких фракций, а также пузырьков воздуха, растворённого в топливе и выделяющегося при нагревании.
Возможность измерения очень малых расходов топлива (0,8…1,5 кг/ч), что характерно для режимов холостого хода и малых нагрузок двигателя.
Высокая надёжность средства измерения, сохранение его метрологических свойств в течение длительного времени.
Отсутствие или минимизация влияния на рабочий процесс двигателя. Потеря напора на преобразователе не должна оказывать влияния на величину давления подачи топлива от подкачивающего насоса к органам дозирования.
Инвариантность результатов измерения к изменению плотности топлива или стабилизация её значения.
Возможность автоматизации измерений и оперативность текущего контроля. Время измерения среднего расхода топлива не должно превышать 5…8 с.
Дифференциальный и интегральный методы измерения. Чем лимитируется выбор базы времени при интегральном методе измерения?
В лаборатории ЛД-3 в качестве штатного СИ расхода топлива используется массовый расходомер АРТ-2 косвенного измерения. Принцип его работы заключается в измерении времени расходования известной массы топлива. Его описание приводится в работе МУ л/р. Применяемый метод измерения относится к методам сравнения, а точнее – к его разновидности – методу замещения.
В зависимости от способа обработки экспериментальных (исходных) данных с целью получения результата измерения все СИ расхода топлива могут быть разделены на косвенные и прямые. В зависимости от единицы измеряемой среды каждая из этих групп расходомеров подразделяется на объёмные и массовые.
Объёмные расходомеры измеряют объёмный расход среды Q м3/с или м3/ч. В этом случае для получения массового расхода среды (топлива) Gт кг/с или кг/ч необходимо учитывать плотность топлива, значение которой измеряется отдельно. Массовые расходомеры предназначены для прямого или косвенного измерения непосредственно массового расхода. В этом случае измерения плотности среды не требуется.
В косвенных СИ расхода имеет место раздельное измерение массы или объёма израсходованного топлива и времени, в течение которого оно израсходовано. При этом, как правило, либо измеряется время расходования заданного количества топлива (его массы или объёма), либо измеряется количество израсходованного топлива в течение заданного времени. Грамотное выполнение конструкции таких расходомеров и рациональная организация управления рабочим процессом и вычислительными операциями обеспечивает высокую точность измерения среднего расхода топлива. Однако, как уже отмечалось, это не отвечает требованиям непрерывности измерения.
5.1. Косвенные методы измерения объёмного расхода топливаэ.
В косвенных СИ объёмного расхода используется, как правило, только один вариант измерения, а именно измеряется время () расходования заданного объёма (V) топлива.
Элементарная схема объёмного метода: основные элементы, принцип работы, трёхходовой кран, вычисление расхода. Требования к объёму мерных ёмкостей, основные недостатки.
Автоматизация объёмного метода. Основная задача. Структурная блок-схема. Средства регистрации моментов начала и конца процесса измерения. Способ повышения точности регистрации моментов начала и конца процесса измерения в случае использования мерных колб в качестве измерительных ёмкостей; каким требованиям должен удовлетворять материал мерных колб (приведите диаграмму изменения сигнала, управляющего началом или концом счёта времени, в момент прохождения уровня топлива).
Вариант автоматизированного объёмного расходомера без мерных колб: каким требованиям в данном случае должен удовлетворять материал мерной ёмкости, какую форму должна иметь мерная ёмкость какой физический эффект используется для фиксации уровня топлива в моменты начала и окончания счёта? Точность автоматизированных объёмных методов. Недостатки объёмного метода.
Расходомеры с овальными шестернями (роторами): основные элементы, принцип действия, мера расхода, метрологические свойства, основной недостаток, способ повышения разрешающей способности и способ компенсации основного недостатка.
