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轎車用卡門旋渦空氣流量計(jì) 流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-29    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
摘 要: 為提高轎車燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及排放清潔性,必須嚴(yán)格控制發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)混合氣的空燃比,則必須對(duì)進(jìn)氣流量進(jìn)行測(cè)量。本文介紹了一種卡門式渦流空氣流量計(jì)進(jìn)氣阻力小、體積小、重量輕、反應(yīng)靈敏、壓力損失低、脈動(dòng)氣流測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣的。
關(guān)鍵字: 卡門漩渦;空氣流量計(jì);光學(xué);超聲波

一、前言

在轎車的電控燃油噴射系統(tǒng)(EFI)中,在進(jìn)氣通道上安裝有空氣流量計(jì)。它的作用是測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量,以便給發(fā)動(dòng)機(jī)的電控單元(ECU)提供數(shù)據(jù),使ECU嚴(yán)格地控制混合氣的空燃比,即控制噴油器的噴油量,達(dá)到提高轎車燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及排放清潔性的目的。

測(cè)量進(jìn)氣量常用的空氣流量計(jì)有卡門旋渦式空氣流量計(jì)、翼片式空氣流量計(jì)、熱線式空氣流量計(jì)、熱膜式空氣流量計(jì)。翼片式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高,但進(jìn)氣阻力大,響應(yīng)較慢且體積大;熱線式空氣流量計(jì)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件,工作可靠,響應(yīng)快,但缺點(diǎn)是易受吸入氣體脈動(dòng)影響,在流速分布不均時(shí)誤差較大,且易斷絲;熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理和熱線式空氣流量計(jì)類似,但熱膜式傳感器不使用白金線作為熱線,而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻等用厚膜工藝制作,在同一陶瓷基片上,使發(fā)熱體不直接承受空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力,從而增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度,不但使空氣流量計(jì)的可靠性進(jìn)一步提高,也使誤差減小,性能更好,但仍然存在著流速分布不均時(shí)誤差較大的問(wèn)題。

卡門旋渦式空氣流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件,具有無(wú)磨損、進(jìn)氣阻力小、體積小、重量輕、反應(yīng)靈敏、壓力損失低、脈動(dòng)氣流測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣、便于安裝和維護(hù),等優(yōu)點(diǎn)。唯一缺點(diǎn)是成本較高,多用在高檔轎車上。

二、卡門旋渦空氣流量計(jì)

1、卡門旋渦原理

所謂卡門旋渦,是指在流體中放置一個(gè)圓柱狀或三角狀物體時(shí),在這一物體的下游就會(huì)產(chǎn)生的兩列旋轉(zhuǎn)方向相反,并交替出現(xiàn)的旋渦,(圖1)。當(dāng)滿足h/l=0.281時(shí),兩列旋渦是穩(wěn)定的。

對(duì)于圓柱體,設(shè)單列旋渦產(chǎn)生的頻率為f,則有:

式中,St—斯特勞哈爾數(shù);
d—圓柱體直徑(mm);
ν—流體流速(m/s);
β—直徑比,β=d/D,D為管道直徑。

若管道面積為A,由式(1)可知,流體的體積流量qv為:

對(duì)于三角狀物體,其平均邊長(zhǎng)為d,則流體的體積流量qv為:

對(duì)于一臺(tái)具體的卡門旋渦空氣流量計(jì),有如下關(guān)系式:

式中qv—空氣流量;
f—單列旋渦產(chǎn)生的頻率;
k—比例常數(shù),它與管道直徑、圓柱體直徑等有關(guān)。

由式(4)可知,體積流量與卡門旋渦流量計(jì)的輸出頻率成正比。利用這一原理,對(duì)于一臺(tái)具體的卡門旋渦空氣流量計(jì),只要檢測(cè)卡門旋渦的頻率,就可以求出空氣流量。

根據(jù)旋渦頻率的檢測(cè)方式的不同,汽車用渦流式空氣流量計(jì)分為超聲波檢測(cè)式和光學(xué)式檢測(cè)式兩種。例如,豐田凌志LS400型轎車和皇冠3.0型轎車采用了光電檢測(cè)渦流式空氣流量計(jì);日本三菱吉普車、中國(guó)長(zhǎng)風(fēng)獵豹吉普車和韓國(guó)現(xiàn)代轎車采用了超聲波檢測(cè)渦流式空氣流量計(jì)。

2、卡門旋渦空氣流量計(jì)的工作原理

(1)光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計(jì)

光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計(jì)的工作原理如圖2所示。這種空氣流量計(jì)主要由管路、旋渦發(fā)生器、整流柵、導(dǎo)孔、反光鏡(金屬箔)、板彈簧、發(fā)光二極管(LED)、光敏晶體管等部分組成。發(fā)光二極管作為光源使用,而光敏三極管為光電轉(zhuǎn)換元件。

光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計(jì)的工作原理是:在產(chǎn)生卡門旋渦的過(guò)程中,旋渦發(fā)生器兩側(cè)的空氣壓力會(huì)發(fā)生變化,通過(guò)導(dǎo)孔作用在金屬箔上,從而使其振動(dòng),發(fā)光二極管的光照在振動(dòng)的金屬箔上時(shí),光敏三極管接收到的金屬箔上的反射光是被旋渦調(diào)制的光,其輸出經(jīng)解調(diào)得到代表空氣流量的頻率信號(hào)。

(2)超聲波式卡門旋渦空氣流量計(jì)工作原理

超聲波式卡門旋渦空氣流量計(jì)的工作原理與光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計(jì)的工作原理大致相同,只是光學(xué)元件換成了聲學(xué)元件,其原理如圖3所示。

工作原理:在旋渦發(fā)生器下游管路兩側(cè)相對(duì)安裝超聲波發(fā)射探頭1和超聲波接收探頭8,超聲波發(fā)射探頭1不斷向超聲波接收探頭8發(fā)出一定頻率(一般為40kHz)的超聲波,當(dāng)超聲波通過(guò)進(jìn)氣氣流到達(dá)超聲波接收器時(shí),由于受到卡門渦流對(duì)空氣密度的影響,就會(huì)使超聲波從發(fā)射探頭到接收探頭的時(shí)間較無(wú)旋渦時(shí)變晚而產(chǎn)生相位差。集成控制電路對(duì)此相位信號(hào)進(jìn)行處理,根據(jù)相位或相位差的變化情況計(jì)量出渦流的頻率,就可得到旋渦脈沖信號(hào)(渦流頻率信號(hào)),即代表體積流量的電信號(hào),該信號(hào)輸入ECU后,ECU就可以計(jì)算出進(jìn)氣量。

這種超聲波式卡門漩渦空氣流量計(jì)的傳感器部分可分為發(fā)射探頭和接收探頭兩部分,二者都是利用壓電材料制成的。其中發(fā)射探頭是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)制作的,即當(dāng)對(duì)其通以超聲電信號(hào)時(shí),它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波向外發(fā)射;而接收探頭是利用壓電材料的正壓電效應(yīng)制作的,即當(dāng)外力(即發(fā)射探頭發(fā)出的機(jī)械波)作用在該材料上時(shí),它會(huì)產(chǎn)生電荷(電信號(hào))輸出。,對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理,就可得到旋渦脈沖信號(hào),即代表體積流量的電信號(hào),ECU由此計(jì)算出進(jìn)氣量。

3、卡門旋渦空氣流量計(jì)的注意事項(xiàng)

在使用過(guò)程中,卡門旋渦空氣流量計(jì)內(nèi)部電路一旦被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有故障,一般是不進(jìn)行修復(fù)的,而是直接更換新的。

4、卡門旋渦空氣流量計(jì)故障案例及解決方案

在對(duì)電控轎車進(jìn)行故障診斷的過(guò)程中,常常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榭諝饬髁坑?jì)的故障而導(dǎo)致轎車不能正常行駛的案例。

案例1,一輛豐田皇冠3.0型轎車,用戶反映該車在行駛過(guò)程中換擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表指針會(huì)上下波動(dòng),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在4000r/min時(shí),車速只能達(dá)到100km/h。根據(jù)這個(gè)情況進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)是變速器不能正常換擋。針對(duì)變速器的這個(gè)故障,利用故障診斷儀對(duì)變速器的電控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè),沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在任何故障記憶;然后對(duì)變速器進(jìn)行全面檢查分析,沒發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,最后根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)判定是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力不足造成的,而導(dǎo)致該車換擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的主要原因是混合氣時(shí)濃時(shí)稀,經(jīng)過(guò)一系列檢查后,發(fā)現(xiàn)是該車所用的光電式卡門旋渦空氣流量計(jì)內(nèi)部電子線路損壞。在更換空氣流量計(jì)后,故障排除。

案例2,一輛凌志LS400轎車高速闖車。發(fā)動(dòng)機(jī)在原地加速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。當(dāng)汽車行駛速度在120~140km/h左右時(shí),汽車會(huì)出現(xiàn)闖動(dòng)的現(xiàn)象,有時(shí)闖動(dòng)頻繁,有時(shí)只是偶爾闖動(dòng),感覺好像是發(fā)動(dòng)機(jī)間歇斷火。經(jīng)診斷發(fā)現(xiàn)該故障是該車的卡門旋渦空氣流量計(jì)高速時(shí)有時(shí)信號(hào)輸出不正常所致。

三、結(jié)論

卡門旋渦式空氣流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件,具有無(wú)磨損、進(jìn)氣阻力小、體積小、重量輕、反應(yīng)靈敏、壓力損失低、脈動(dòng)氣流測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣、便于安裝和維護(hù),等優(yōu)點(diǎn)。在高檔轎車上得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):
[1]楊慶彪,豐田車系新電器[M],北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2008.
[2]婁云,汽車電子控制技術(shù)[M],北京:科學(xué)出版社,2009.
轉(zhuǎn)子流量計(jì)的安裝注意事項(xiàng)

  轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱浮子流量計(jì),因?yàn)槠潇`敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、壓損小、測(cè)量范圍大、維修便捷,且價(jià)格低廉,常被廣泛采用在化工、石油、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、食品及計(jì)量測(cè)量、科學(xué)研究等部門。然而,在應(yīng)用過(guò)程中,常常因?yàn)榘惭b或使用不當(dāng),產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果不正確等問(wèn)題。

  安裝注意事項(xiàng):

  1.安裝之前首先要核實(shí)儀表最大允許工作溫度和壓力,不能低于管道內(nèi)被測(cè)流體的最高溫度和壓力,儀表刻度范圍符合被測(cè)流體流量變化范圍。

  2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)須垂直安裝.流體自下而上流過(guò)儀表進(jìn)行測(cè)量。

  3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)要求安裝在沒有振動(dòng)并便于維修的地方,并有可靠的支撐,不能收到來(lái)自管道和任何張力或壓力。

  4.用于臟污流體時(shí),被測(cè)流體可能會(huì)混油顆粒物等,須在儀表上游加裝過(guò)濾器。特別是小口徑(ф25mm以下)的儀表對(duì)污物很敏感,必須考慮表前過(guò)濾問(wèn)題。當(dāng)被測(cè)流體中可能有鐵磁雜質(zhì)時(shí),在儀表前應(yīng)加裝磁過(guò)濾器。測(cè)量臟污流體,儀表需經(jīng)常沖洗。

  5.流量計(jì)的上游(進(jìn)口端)應(yīng)有5~10倍的公稱通徑的直管段。

  6.當(dāng)被測(cè)流體溫度大于70℃時(shí)。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)加裝保護(hù)罩,以防止玻璃管遇冷炸裂。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)安裝以后,應(yīng)將其上、下管道用支架固定牢靠。以防止管道重量加在轉(zhuǎn)子流量計(jì)上或產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。

  7.被測(cè)流體壓力必須要穩(wěn)定,流體壓力不穩(wěn)定會(huì)造成浮子波動(dòng),不能準(zhǔn)確測(cè)量,流量計(jì)上游應(yīng)設(shè)置緩沖器或定值器。如果被測(cè)液體含有氣泡,應(yīng)在流量計(jì)上游設(shè)置排氣口。

  流量計(jì)的使用:

  1.玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)是直讀式儀表,錐管刻度采用流量刻度標(biāo)尺的流量計(jì)??筛鶕?jù)轉(zhuǎn)子高度直接讀出流量值;

  2.流量計(jì)投放運(yùn)行時(shí)。其前后閥門應(yīng)緩慢開啟,以免流體猛沖轉(zhuǎn)子,損壞玻璃管。然后用下有的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量,停止工作時(shí),先關(guān)閉上游閥門,然后關(guān)閉下有調(diào)節(jié)閥。建議在流量計(jì)外面包一圈金屬網(wǎng)以加強(qiáng)安全防護(hù)。裝有旁路的,應(yīng)先開啟旁路閥,再投入儀表,儀表投入后再關(guān)斷旁路。

  3.避免被測(cè)流體的溫度發(fā)生急驟變化,忽冷忽熱,也導(dǎo)致玻璃管的凍裂。

  4.使用用如果發(fā)現(xiàn)流量計(jì)有滲漏,一般是密封圈失效,應(yīng)及時(shí)更換。

  5.當(dāng)錐管和浮子看上去有沾污時(shí),應(yīng)及時(shí)的清洗。

  6.頂起檢查流量計(jì)的誤差,一旦超出了規(guī)定誤差,請(qǐng)調(diào)換浮子和錐管,或者重新標(biāo)定。

  7.被測(cè)流體和狀態(tài)(溫度、壓力)與流量計(jì)上的標(biāo)度尺和狀態(tài)不一致時(shí),須對(duì)示值被測(cè)流體和狀態(tài)進(jìn)行修正才能得到正確的流量。

  8.如果是有腐蝕性的介質(zhì),一定要選擇耐腐的流量計(jì)。

標(biāo)簽: 轉(zhuǎn)子流量計(jì)
轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的安裝注意事項(xiàng)_轉(zhuǎn)子流量計(jì)
污水流量測(cè)量用哪種流量計(jì)好?

  污水環(huán)境治需要測(cè)量污水流量的測(cè)量需要用到流量計(jì),那么到底用哪種會(huì)比較好呢?相信大家都會(huì)非常關(guān)心,下面來(lái)介紹一下:  現(xiàn)在在工業(yè)中普遍使用的污水劉流量計(jì)是由合肥電磁流量計(jì)傳感器和轉(zhuǎn)換器配套組成,用以測(cè)量管道內(nèi)各種導(dǎo)電流體或者液固兩項(xiàng)的介質(zhì)的體積流量。電磁流量計(jì),污水電磁流量計(jì)廣泛的被應(yīng)用于化工、冶金、造紙、水利、環(huán)保、印染、石油、煤炭等工業(yè)領(lǐng)域中,用來(lái)測(cè)量污水導(dǎo)電液體介質(zhì)的體積流量。  選擇電磁流量計(jì)做污水流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)  流量的測(cè)量不受流體的密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響,傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系,因此測(cè)量精度高。測(cè)量管道內(nèi)無(wú)阻流件,因此沒有附加的壓力損失;測(cè)量管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件,因此傳感器壽命極長(zhǎng)。由于感應(yīng)電壓信號(hào)是在整個(gè)充滿磁場(chǎng)的中間中形成的,是管道載面上的平均值因此傳感器所需的直管段較短,長(zhǎng)度為5倍的管道直徑?! 《喾N電極及內(nèi)襯材料,可滿足耐腐蝕、耐磨損的要求。HSBLDE轉(zhuǎn)換器采用國(guó)際較新先進(jìn)的單片機(jī)和表面貼裝技術(shù),性能可靠、精度高、功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、參數(shù)設(shè)定方便,點(diǎn)擊中文顯示LCD,顯示累積流量,瞬時(shí)流量、流速、流量百分比等。雙向測(cè)量系統(tǒng),可測(cè)正向流量,反向流量,采用特殊的生產(chǎn)工藝和優(yōu)質(zhì)材料,確保產(chǎn)品的性能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

標(biāo)簽: 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)標(biāo)簽: 污水流量測(cè)量用哪種流量計(jì)好?_電磁流量計(jì)組合標(biāo)題:

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