综合流量试验台的工作原理与应用介绍

2012-07-25金晨邓炳林刘新辉

汽车零部件 2012年10期

金晨，邓炳林，刘新辉

（湛江德利化油器有限公司，广东湛江 524043）

0 前言

化油器综合流量试验台是一套模拟的实验分析系统，是模拟化油器在整车上的工作状态对化油器流量特性进行检测，如空气流量Ga和燃油流量Gf，得出Ga与Gf的比值即空燃比A/F，可以根据发动机工作点要求设定化油器的测试点，测试化油器的空燃比摸拟曲线。影响化油器的空燃比的因素有很多，这些因素对化油器的开发设计显得至关重要，而研究影响空燃比因素的主要手段就是靠综合流量试验台，目前化油器生产企业的质量管理和评价的主要手段就是靠综合流量试验台。综合流量试验台根据测试精度要求不同，可以分为研发用综合流量试验台与下线检测型综合流量试验台，二者工作原理都一样，只是测量精度有差异。

1 测试原理

综合流量试验台的测试是在给定的真空度的前提下，根据整车上的空气流量Ga，测试出化油器各工况点的燃油流量Gf，空气流量Ga与燃油流量Gf之比值即为空燃比A/F。

1.1 空气流量的测试

空气流量的测试是气体通过不同大小的音速喷嘴的质量计量得出的实际流量。其原理是音速喷嘴除喉部条件可通过热力学原理公式计算得到外，仅需测量喷嘴前的气体的滞止压力和滞止温度即可计算出通过喷嘴的实际气体的流量。

（1）空气流量的计算公式:

式中:qm为流经喷嘴的质量流量;

K为喷嘴的K系数;

H为湿度修正系数;

p为喷嘴前的气体的滞止压力;

T为喷嘴前的气体的滞止温度。

K、H预先置入计算机的软件数学模型中，p、T通过测量及计算机自动采样后，计算出空气流量。

（2）临界压力比:

对于空气r=0.528。

（3）背压比与流量的关系曲线

背压比

p2/p1≤0.75

从以上可以看出，满足临界压力比的条件下，喷嘴流量与喷嘴后压无关，流量的大小与喷嘴前滞止压力、喷嘴前滞止温度等有关。在测试台的实际应用中，通过若干只音速喷嘴的不同组合来实现空气流量的测量［1］。

1.2 燃油流量的测量

燃油流量测量主要是通过流量计来完成，如图3所示，流量计根据测量原理不一样可以分为活塞式流量计、容积式流量计、质量式流量计等。由于质量式流量计测量精度高，下面就简要介绍质量式流量计工作原理。

质量式流量计工作原理:流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量式流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动。工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度［2］。

1.3 空燃比A/F的计算

根据以上原理测得化油器各工况点的空气流量Ga和燃油流量Gf，将空气流量Ga和燃油流量Gf之比即为空燃比A/F。

2 综合流量试验台构成

综合流量试验台主要由五大部分构成，下面将作介绍。

2.1 空气流量计量部分

它主要由音速喷嘴、滞止腔、控制喷嘴开闭的气缸、管路和绝压变送器、温度传感器、负压变送器等构成。

2.2 燃油计量部分

测试台的燃油供给、燃油回收和燃油计量是由中继油箱、回收油箱、气动球阀、流量计、油调压阀、过滤器、压力变送器和管路等构成。

2.3 电气控制部分

主要由PLC、电磁阀、直流稳压电源、开关、控制按钮等组成。测试台逻辑控制、辅助功能控制、报警功能控制等均由此部分完成。

2.4 计算机系统部分

它主要由嵌入式计算机组成。与一次检测元件一起完成测试台的数据的采集、运算、处理、输出和显示及测试台测试全过程的管理。

2.5 夹具组

该部分的主要作用是完成化油器的装夹。

3 综合流量台的工作原理

3.1 综合流量台测试系统简介

图4为化油器综合流量试验台的工作示意图。喷嘴的开闭是靠AI的双位三通电磁阀控制的，根据所要求的空气流量值，电磁阀、气缸的动作，使相应的喷嘴开启或关闭。在开始工作前，先接通电源和气源，此时阀M、P、K、Q、W处于断路状态，阀N、L处于通路，燃油经泵供给油耗仪，然后按以下工作次序进行工作:

试验台设一回油箱和一油气分离箱。在开始试验时，阀L打开，M关闭，此时回油箱与喷嘴箱为连通体。在化油器工况稳定下来时，喷嘴箱与回油箱内真空度一致，燃油因重力作用有70%左右沉积在喷嘴箱中。当化油器工况改变时，例如真空度降低时，由于喷嘴箱与回油箱之间的连接管内径较小，故回油箱内真空度仍较高，此时喷嘴箱内的燃油被吸入回油箱中。一般情况下，当改变化油器工况或更换化油器时，燃油都能回收到回油箱中。油气分离箱可回收混合在空气中30%的燃油。油气分离箱中的燃油可用泵抽出后继续使用。