HLLC-15/qicheyhb 汽车油耗流量表 齿轮式流量计

汽车油耗流量表,油耗仪

椭圆齿轮流量计可选用机械显示表头和电子显示表头两种计数机构，广泛应用于各工业领域的液体流量控制，适用于各种类型的液体测量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和维修方便等特点，选用不同的制造材料，可满足石油、化工、医药、食品、冶金、电力、交通等各领域的液体流量计量。

工作原理

椭圆齿轮流量计是由计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮，与上下盖板构成一个密封的初月形空腔（由于齿轮的转动，所以不是优良密封的）作为一次排量的计算单位。当被测液体经管道进入流量计时，由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转，不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处，椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量。

技术参数

1）基本误差：±0.5％，±0.2％

2）被测液体粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度

3）被测液体温度：-20～+80℃，可定制高温

4）*大工作压力：铸铁、不锈钢1.6Mpa；铸钢2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高压

5）材质：铸铁、铸钢、不锈钢

6）信号输出（远传型、智能数显型）：

a、供电：24Vdc

b、脉冲，4-20mA

7）防爆（可选）

8）保温夹套（可选）

测量范围

外形尺寸（单位：mm）

1.铸铁型、铸铁高粘型、铸铁高温型、铸铁变形型

2.铸钢型、铸钢高粘型、铸钢高温型

注：铸铁、铸钢高温型椭圆齿轮流量计外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表数据加160mm热延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm热延伸管，其余尺寸同上表相应尺寸。

3.不锈钢型

安装注意：

1.流量计可水平安装或垂直安装，但椭圆齿轮轴应安装成水平位置。

2.流量计本体材料有铸铁（普通型，主要用于油类介质测量），不锈钢（防腐型）。

3.为防止被测介质中杂物卡死流量计，必须在表前安装过滤器配套使用。

车辆发动机油耗测量系统设计：

为解决现有车辆发动机油耗仪测量操作繁琐、效率低、需拆解车辆等问题, 利用液位压力变化与燃油消耗体积变化量之间的关系, 设计了车辆发动机燃油消耗量测量系统。系统采用hualu/华陆涡轮流量计、液位变送器等高精度传感器采集试验数据, 数据处理程序采用LabVIEW软件编写, 实现了车辆发动机燃油消耗量的不解体测量。系统试验表明, 测量系统结构简便、测量效率较高, 燃油消耗量测量精度符合要求。

近年来, 我国汽车保有量逐年增加, 能源消耗总量也在不断增长。加强汽车油耗方面的研究, 提高燃油消耗测量精度, 具有重要意义。国外学者采用传感技术、微电脑技术以及虚拟仪器技术研制的智能型油耗检测装置, 在功能、测试项目、精度等方面都得到了改善。相较之下, 国内车辆油耗测量还是沿用传统的油耗仪测试方法和台架试验方法。常用的油耗测量仪存在操作过程繁杂、费时、需要拆解车辆燃油管路破坏车辆原有结构等缺点。实际使用中, 国内研究的车辆燃油消耗量检测装置在功能和性能上与实际要求还有差距, 甚至差距较大。

本研究以液位测量作为切入点, 通过系统硬件设计与软件程序编写, 设计开发了车辆燃油消耗量测量系统。该系统从油箱充油口将探测头放入即可进行测量, 无需拆开油路, 具有方便、省时等优点。系统可对在用车辆发动机燃油消耗量进行测试评价, 亦可用于车辆发动机供油系统工作规律研究。

1 油耗测量系统概述

1.1 油耗测量系统的组成

发动机油耗测量系统主要由电动油泵、量筒、油箱、hualu/华陆涡轮流量计、液位变送器、数据采集卡、计算机等组成。系统结构图如图1所示。

1.2 系统工作过程描述

试验开始前先启动油泵, 使油路充满燃油。油箱液位变送器探测头位置固定不变, 其与燃油液面之间的距离h0记为初始深度, 对应示数p0记为初始输出。测量系统工作分为两个过程:燃油消耗过程和燃油回补过程。

(1) 燃油消耗过程:启动发动机, 使其按一定工况运行一段时间, 使得油箱内油料液面下降, 此刻变送器输出降为p1, 对应的探测头与液面相对位置记为h1。

(2) 燃油回补过程:启动油泵, 对油箱充油。当液位变送器输出回升至p0时, 停止充油。流量计记录整个燃油回补过程流量信号, 流量信号经数据采集系统分析处理输出结果。输出的结果即为在燃油回补过程中对车辆油箱的补油总量。通过补油量即可求得发动机燃油消耗量。

2 系统硬件设计

硬件系统主要包括系统油路、数据采集电路、信号调理电路等部分。系统硬件框图如图2所示。

2.1 系统油路设计

系统油路由油泵、涡轮流量计、流量调节阀、单向阀等构成。在供油过程中, 燃油经过涡轮流量计产生流量信号, 并由上位机采集与处理。流量调节阀是为了保护涡轮流量计而设定的。

根据流量计使用说明, 先以较小流量运行一段时间, 然后逐渐调节到正常流量, 避免流体对叶轮突然冲撞, 影响叶轮使用寿命。单向阀的作用在于防止油液回流, 造成测量误差。

2.2 数据采集电路

数据采集采用美国MCC公司生产的PMD-1208LS数据采集仪, 通过USB接口与计算机完成连接。PMD-1208LS具有8个模拟输入通道、2个模拟输出、16个数字输入输出通道和1个32位外部计数器, 由USB提供+5 V工作电压。

信息采集流程框图如图3所示。

燃油经油管流过叶轮, 涡轮流量计输出电流模拟信号。油箱内液面同步发生变化, 液位变送器输出电流模拟信号。传感器产生的两路模拟信号经过信号调理模块进一步转换、放大, 到个人测量装置 (personal measure device, PMD) , PMD采样频率为100 Hz。由PMD处理后输出数字信号, 经USB送入计算机处理显示。后存储于PC机硬盘, 供后期分析。

2.3 信号调理电路设计

2.3.1 I-U转换电路设计

测量系统中的PMD-1208LS数据采集仪接口只能接收识别电压信号, 故需将传感器产生的电流信号转换为电压信号。本试验应用电阻分压的原理, 将电阻串联入测量电路中, 测量其两端电压值。电阻值的选择较为关键。若选取阻值过大, 则根据焦耳定律Q=I2Rt, 电路将产生现象, 对信号测量精度产生影响。若分压电阻过小, 则测量到的电压信号过于微弱, 容易被噪声所淹没, 而未被有效采集。综合考虑后选用分压电阻值为100Ω。

2.3.2 信号放大电路的设计

系统所采集到的信号较为微弱, 均为毫伏级信号, 需对信号进行放大处理。考虑到电流的失调, 以及零点漂移、自激, 系统选用高输入阻抗的集成运算放大器LM358。

运算放大器LM358的特点为:成本低、电源电压范围宽、功耗电流低, 适合电池供电;共模抑制比为80 d B、输入失调电压较小, 为2.9~5 m V;输入偏置电流非常小, 一般为几皮安到几十皮安。

LM358组成的信号放大电路图如图4所示。

3 系统软件设计

3.1 标度变换

对于不同的物理量, 不同的传感器测量得到的信号为相同的电流信号。例如, 本试验中两个不同物理量:油液流量、液位压力, 分别经流量计、液位变送器测量, 输出均为4~20 m A的电流信号。为了显示正确的物理量, 就需要进行标度转换。由于被测对象的各种数据的量纲与A/D转换的输入值是不同的, 压力单位为Pa, 流量单位为m3/h, 而电流单位为m A, 因此必须把它转化成带有量纲的数值后才能计算。

试验测试显示, 涡轮流量计瞬时流量与对应电流信号关系如表1所示。

运用SPSS建模, 得到瞬时流量Q与对应电流信号I的线性回归方程为:

式中:Q为流量计瞬时流量, m L/s;I为瞬时流量对应的电流信号, m A。

由式 (1) 可知, 流量计瞬时流量与其对应电流信号呈线性关系。模型的相关系数r=0.940, sig值p=0.005, 经查表r0.01=0.917, 满足r≥r0.01且p≤0.01。因此, 相关系数r极显著, 所建立的模型具有良好的线性度。

试验测试显示, 液位变送器输出液位压力与对应电压信号关系如表2所示。

同上, 运用SPSS建模, 得到液位压力值P与对应电压信号U的线性回归方程为:

式中:P为液位变送器显示压力值, k Pa;U为瞬时流量对应的电压信号, V。

由式 (2) 可知, 液位压力值与其对应的电压信号呈线性关系。模型的相关系数r=0.998, sig值p=0.005, 满足r≥r0.01且p≤0.01。因此, 相关系数r极显著, 所建立的模型具有良好的线性度。

3.2 Lab VIEW编写数据采集程序

数据采集程序采用Lab VIEW图形化编程软件G语言编写, 主要实现系统参数 (包括采样数、采样率、低通滤波器截止频率、通道选择) 设定、软件滤波、数据采集处理等功能。

4 系统的标定试验

本文采用标定设备量筒对测试系统进行标定。标定设备包括量程为2 L的量筒、涡轮流量计、液位变送器、电动油泵。为模拟车辆发动机燃油消耗过程, 标定试验中增设一条油路, 将油箱内燃油抽入量筒内, 使得油箱内油料液面下降, 达到模拟发动机耗油的效果;标定时, 将回归方程 (1) 、 (2) 写入数据采集程序中, 系统直接输出在整个过程流量计的累计流量值即燃油消耗量测量值。标定前, 先设定一个基准液面深度, 利用每个液位变送器示数变化值代表不同的液面变化情况。标定时, 以10个不同的液位变送器示数变化值, 开展标定试验, 通过采集流量计测量信号, 获取10组系统油耗测量值。标定试验结果如表3所示。

系统精度标定试验表明, 油耗测试系统的相对误差在±2.0%内。

经分析, 误差可能来源于以下几个方面。

(1) 人工读取量筒刻度引起的误差。

(2) 试验平台的装配误差、传感器固有误差引起的系统误差。

(3) 所拟合数学模型引起的误差。

5 结束语

针对目前油耗仪测量存在的问题, 利用传感技术与虚拟仪器技术, 以液位变送器、hualu/华陆涡轮流量计作为硬件基础, 采用Lab VIEW编写数据采集程序, 设计了车辆发动机燃油消耗量测量系统。该系统标定测试测量精度相对误差在±2.0%内, 可满足车辆燃油消耗量检测的需要。系统测试时车辆无需解体, 提升了操作的安全性。后期试验表明, 该系统可靠性高、稳定性好、易于维护, 对未来油耗研究具有一定的参考意义。