发动机瞬态油耗测量系统研制

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1、天津大学学报第&3卷第3期)’’7年(月ijklm4Bj<1n4minmkmnNolpn1qNr?>&3mr>3iL?>)’’7"!!!!!!"!"研!究!报!告!"!发动机瞬态油耗测量系统研制#张增建$傅茂林%天津大学内燃机燃烧国家重点实验室$天津&’’’()*摘要+介绍以,((-&)单片机为核心的发动机瞬态油耗测量系统的主要特点.功能.技术指标.硬软件组成$并分析该系统的误差/该系统不仅能测量柴油发动机的瞬态油耗和转速$而且可定时间或定质量测量发动机的稳态油耗/关键词+测量系统0瞬态油耗0单片机0柴油机中图分类号+123

2、)(文献标识码+4文章编号+’35&6)7&(%)’’7*’36’88’6’3燃油消耗率是评价内燃机经济性的重要指标$是响应时间为)’’A@$精度可达G’>?H/奥地利的内燃机的重要测量参数之一/因此燃油消耗率的测量4NB公司研制的台架试验中发动机燃油耗的精确测是内燃机性能试验的重要组成部分$其测量精度直接量仪98;$在油量)8M时精度较高$台架试验测量范围为影响内燃机实际性能指标.各项技术参数确定和主要’:78’OMCD$尽管该油耗仪可进行动态测试$但由于附件的选配及调整等/目前$在内燃机台架试验多属仍是静态燃油测量秤的改

3、进$动态响应时间大于)’’于稳态工况$仍沿用传统的质量法或体积法测量发动A@/目前$国外有关燃油消耗测量设备的报道较少$只机燃油消耗率/随着内燃机测试向动态的发展$如在有一些专利9P:Q;/研究内燃机非稳定的过渡工况特性时$需要知道燃油和空气混合比是如何变化的$从而预测过渡工况的排R瞬态油耗测量系统的工作原理放性能$在这种场合下需要测定燃油瞬态消耗率$传统的油耗测量系统已无法满足要求$需要研制高精度高作者开发的瞬态油耗测量系统的基本工作原理分辨率和响应快的瞬态油耗测量系统/是基于压力6质量的关系来实现的/系统中的传感器目前车

4、用发动机用瞬态油耗仪多为体积式部分无任何机械运动机构$其原理如图7所示/的97:&;$常见的有+日本小野公司的<=6)73型活塞式流量传感器97;$该测试仪的最低采样时间为’>?@$最小油量分辨率为?AB$传感器量程为’>&:7)’BCD0涡轮流量仪9)$&;具有瞬时和累计功能$得到广泛应用$可测量’>’8:7)’’BCAEF的液体流量$在标定条件下$精度可达G’>8H$响应时间):7’A@0对中小功率内燃机来说$燃油流量小$一般在7’:&’’’ABCAEF$超出涡流流量计下限$为此国内研制出不同大小的涡轮以满足内燃机小流量

5、测量的需要/以上两图S瞬态油耗测量系统组成种流量仪均用于汽车道路试验$只能测量体积流量/TUV>SWXYZ[Z]^_^Y‘Uabcabca^Yd由于柴油机的粘度.密度受环境温度影响很明显$即使‘d^XZYad_ebUYa_^cdfUaVgb^_具有温度自动补偿功能$也难以满足内燃机燃油消耗率高精度测量的要求/美国=EIJKLJM仪器公司的流量量筒内为待测燃油$它的底部分别与出油管和压计为涡轮流量仪的改进型93;$流量范围可从7BCD起$力传感器连接/由流体静力学原理可知$质量h与压#收稿日万方数据期+)’’’6

6、’P67)0修回日期+)’’76’)6)7>作者简介+张增建%75P3s*$男$博士后>天津大学学报张增建等)发动机瞬态油耗测量系统的研制l<<’l力!的关系为出电压的放大是TU级的+因此要求放大电路具有低!$温漂=低失调=高增益+高精度等特点5本设计初级采"#&’(%用差动放大+所用运算放大器HDVI:8是新一代斩波式中)"**燃油质量+,-.稳零集成运算放大器5它具有极低的输入失调电压&’0$**筒内孔截面积+/.TU(=极小的温漂&8JQ8N为8B80TU3N(B!**压力+12.由于瞬态油耗测量系统以转速为基准+本文

7、转速0%**重力加速度+/345传感器采用磁电式传感器与发动机飞轮齿圈上的齿配当筒内燃油质量减少6"时+对应压力减少6!为合测量转速W+W#X83Y为飞轮转过一圈8&Z3/[(+Y86"%6!#&0(所用时间&4(5磁电式传感器产生的脉冲经电压比较$而差压传感器输出电压正比于输入压力差!+即器>H:R:整形和光电耦合器]^>’’Q隔离后送入单片机578#9!+式中9为传感器的灵敏度系数5当9为常数时+67和6!成线性关系5由此式可得0B’B0单片机及其外围电路8为满足瞬态油耗测量系统测量的需要+单片机选96"%678#$&

8、:(用<’系列的新品_QQF:0型+其工作频率为I8H‘a+由此可知+一定截面$的量筒内燃油质量变化+正内部SDH为’B0