多燃料全密闭式重量法燃油消耗测量仪的研究

　　1　仪器的特点

　　本仪器采用全封闭式油路结构,测量油杯的压力始终与油箱压力保持相同,无供油压力损失,油耗仪可放置于高于或低于发动机的任何位置;工作过程没有油气外泄,满足环保要求;不会发生溢油现象,油耗仪可以放在操作间或发动机实验室;不仅适合测量柴油消耗,也适合测量汽油、甲醇等多种液体燃料的消耗量。

　　仪器选用结构简单的常开两通电磁阀,在非测量情况下,电磁阀无需通电,工作寿命长、可靠性高。仪器标定简单,零点与增益由软件自动标定,无须人为调整,测量精度高。

　　仪器油路设计完全封闭,能防止油杯溢油和内燃机油路“进气”,同时可避免因中断燃油而造成的停车故障。

　　2　仪器构成与工作原理

　　油耗仪工作部分由测量油杯、称重传感器、油气交换器、电磁阀、油路、信号处理等组成,如图1。

　　称重传感器用于获取测量信号,以得到测量用油量差;测量油杯主要用于存放油耗测量时供给内燃机的燃油,以便传感器检测一定时段间油杯内燃油重量的变化;油气交换器用于测量和充油两过程中进行油、气交换;电磁阀采用两位两通阀,可把仪器切换成测量状态及充油状态(也就是非测量状态);放气阀用于调整油气交换器中空气的量,以便在油、气交换中满足测量要求;进油管连接到供油油箱,出油口连接到内燃机;信号处理部分主要用于处理称重传感器输出的电压信号,计算小时耗油量,控制测量电磁阀,进行人机对话等。

　　2.1　油路工作原理

　　油耗测量装置有两种工作状态:测量状态和非测量状态。

　　在非测量状态,因油耗仪的电磁阀采用的是常通阀,所以仪器不用通电。试验室油箱里的燃油通过进油口直接到出油口,为发动机供油。在整个供油过程中,油耗仪和一根直通的管道一样,因此无附加压力损失。

　　在非测量状态,如图2所示,电磁阀处于不通电开启状态,燃油经电磁阀直接向内燃机供油的同时,为测量油杯充油。测量油杯、油气交换器、供油油箱及连接它们的油管组成一个连通器。而油气交换器比测量油杯相对位置高,燃油将进入测量油杯以及油气交换器下部的连接油管,测量油杯内的部分空气进入油气交换器。由于系统整体是密封的,内部空气将在油箱压力的作用下压缩。当达到压力平衡时,测量油杯内以及油气交换器下的连接油管充有一定量的燃油,其上部充满压缩后的空气。

　　在测量状态,如图3所示,电磁阀通电关闭,电磁阀将油路切换成:进油口和油气交换器相通,测量油杯和出油口相通的状态。当测量油杯内的燃油供给内燃机时,其油面下降,油气交换器内的部分空气将进入测量油杯,油气交换器内空气减少,一部分燃油由进油管进入油气交换器。当测量油杯内的燃油下降到一定程度时,测量结束。测量电路获得了一定时段燃油减少量。同时电磁阀释放,测量油杯、油气交换器及管路又恢复连通器状态。油气交换器内的燃油将进入测量油杯,测量油杯内的部分空气将进入油气交换器,为此油气交换器内的液面会下降。当两容器压力达到平衡时,充油过程完毕,为下一次测量作好准备。