汽車試驗學(xué)課件：流量測量-

汽車試驗學(xué)

流量測量本章主要內(nèi)容穩(wěn)態(tài)壓力測量最高壓力測量動態(tài)壓力測量測壓儀表的標(biāo)定示功圖的測錄及誤差分析8.1基本概念

8.1.1流體、流量流體是指具有流動性能的物質(zhì)，通?？烧J(rèn)為是氣體和液體的總稱。流量是指單位時間內(nèi)流過某有效流通截面的流體的體積或質(zhì)量數(shù)，前者稱為體積流量，后者稱為質(zhì)量流量。兩者之間的換算關(guān)系為

式中，

為質(zhì)量流量；

為流體介質(zhì)的密度；

為體積流量。8.1基本概念

8.1.2流量計及其分類1.容積型流量計容積式流量計又稱定排量流量計，它是通過計量單位時間內(nèi)被測流體充滿(或排出)某一定容容器的次數(shù)。2.速度型流量計速度型流量計是以流體一元流動的連續(xù)方程為理論依據(jù)。通過測量流通截面上流體的流速或者與流速有關(guān)的物理量，就可以確定流體的流量。3．質(zhì)量型流量計質(zhì)量型流量計是直接獲取到流體的質(zhì)量流量，無需換算。根據(jù)測量方法不同，主要分為直接式、推導(dǎo)式和溫度壓力補(bǔ)償式。8.2空氣流量測量

8.2.1節(jié)流式流量計1.測量原理與流量方程

當(dāng)流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流件處形成節(jié)流，流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓差，該壓差通過差壓計檢出。流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計所測得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。8.2空氣流量測量

8.2.1節(jié)流式流量計2.節(jié)流元件節(jié)流元件是指安裝在流體管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝置。8.2空氣流量測量

8.2.1節(jié)流式流量計3.取壓方式以孔板流量計為例，節(jié)流裝置的取壓方式主要有5種，分別是：角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓、理論取壓和和管接取壓。各種取壓方式及取壓孔位置如圖8.3所示。8.2空氣流量測量

8.2.1節(jié)流式流量計4.測量裝置的布置由于內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣并非是定常流動，而是以一個工作循環(huán)為周期的間歇進(jìn)氣，因此氣流是脈動的。為消除進(jìn)氣脈動對空氣流量測量的影響，通常在節(jié)流裝置和內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)之間安裝穩(wěn)壓箱以減弱脈動，如圖8.6所示。8.2空氣流量測量

8.2.2雙扭線流量計

該流量計是由一段扭線形成的喇叭口和一段直管組成，故又名喇叭式節(jié)流元件，如圖8.7所示。喇叭型入口起整流作用，此處截面Ⅰ-Ⅰ，與外界大氣相連。在距喇叭口整流器后長度為一個管徑處，截面Ⅱ-Ⅱ開有測壓孔，由U型管測壓計測量管內(nèi)壓力與大氣壓力的差值。8.2空氣流量測量

8.2.3卡門渦街流量計

卡門渦街式流量計，是一種典型的速度型流量計。它是利用卡門渦街原理制成的流量計.8.2空氣流量測量

8.2.4層流式流量計層流式流量計又名粘性流量計。測量元件是由許多平行的細(xì)管構(gòu)成，如圖8.11所示。當(dāng)流經(jīng)細(xì)管的被測流體的雷諾數(shù)低于臨界雷諾數(shù)(2300)時，流動為層流。此時流體經(jīng)細(xì)管束所造成的壓力降與流量成正比。8.3燃油消耗量的測量

8.3.1質(zhì)量法質(zhì)量法是測定消耗一定質(zhì)量燃料所用的時間，然后通過計算求得單位時間的燃油消耗量。計算公式為

質(zhì)量法測量根據(jù)其測量方式不同，分為手動測量和自動測量兩種.8.3燃油消耗量的測量

8.3.1質(zhì)量法1．手動測量法8.3燃油消耗量的測量

8.3.1質(zhì)量法2.自動測量法8.3燃油消耗量的測量

8.3.2容積法1.手動測量法8.3燃油消耗量的測量

8.3.3排氣法

排氣法也稱碳平衡法，所謂碳平衡是指燃油消耗量的碳量與排氣中CO、CO2、HC所含的總量相等，應(yīng)用排氣分析的結(jié)果計算出燃油消耗量。

排氣法是目前國際上通行的實驗室內(nèi)車輛工況油耗測量試驗方法，特別適用于底盤測功機(jī)上進(jìn)行的復(fù)雜行駛工況下的油耗測量。該方法的測量精度主要取決于氣體分析儀的測量精度。需要說明一點，排氣法的油耗計算公式在不同國家其表現(xiàn)形式不盡相同，如美國、日本及歐盟均具有不同的油耗計算公式，并且考慮到燃油成分的變化，油耗公式也隨著時間而不斷修正。由于我國現(xiàn)在排放測試方法均采用歐盟的測試規(guī)范，因此排氣法的油耗計算同樣采用歐盟的計算方法。。8.3燃油消耗量的測量

8.3.4轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計屬于速度型流量計，可用于測量液體、氣體和蒸汽等多種介質(zhì)的流量，尤其適用于低雷諾數(shù)的中、小流量測量，是測量燃油消耗量的常用儀表。1．測量原理轉(zhuǎn)子流量計也是利用流體流動的節(jié)流原理進(jìn)行測量的儀表。它由一段向上擴(kuò)大的垂直的錐形玻璃管或金屬管和可隨被測介質(zhì)流量大小而作上下浮動的轉(zhuǎn)子所組成。當(dāng)被測流體經(jīng)過轉(zhuǎn)于和錐形管之間的環(huán)形縫隙時，出于節(jié)流原理所產(chǎn)生的壓力差的作用，使得轉(zhuǎn)子上移，介質(zhì)的升力隨之減小，上升力與轉(zhuǎn)子的重量相平衡時，轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定在某一高度上。流量愈大，轉(zhuǎn)子的平衡位置愈高。所以轉(zhuǎn)子所處的平衡位置的高低可作為流量測量的尺度。8.3燃油消耗量的測量

8.3.4轉(zhuǎn)子流量計2．流量方程轉(zhuǎn)子流量計也是利用流體流動的節(jié)流原理進(jìn)行測量的儀表。它由一段向上擴(kuò)大的垂直的錐形玻璃管或金屬管和可隨被測介質(zhì)流量大小而作上下浮動的轉(zhuǎn)子所組成。當(dāng)被測流體經(jīng)過轉(zhuǎn)于和錐形管之間的環(huán)形縫隙時，出于節(jié)流原理所產(chǎn)生的壓力差的作用，使得轉(zhuǎn)子上移，介質(zhì)的升力隨之減小，上升力與轉(zhuǎn)子的重量相平衡時，轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定在某一高度上。流量愈大，轉(zhuǎn)子的平衡位置愈高。所以轉(zhuǎn)子所處的平衡位置的高低可作為流量測量的尺度。

第19頁8.3燃油消耗量的測量

8.3燃油消耗量的測量

8.3.4轉(zhuǎn)子流量計3.流量讀數(shù)的修正轉(zhuǎn)子流量計的刻度流量一般是指流體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量。通常，測量液體的是代表標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水的流量值；測量氣體的是代表標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣的流量值。在內(nèi)燃機(jī)測試中，被測介質(zhì)是柴油或汽油等內(nèi)燃機(jī)燃料，由于它們密度存在差異，因而必須對指示值進(jìn)行修正。修正公式為:

式中，

為轉(zhuǎn)子流量計的流量修正系數(shù)；

和

分別為水在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下流量系數(shù)和密度；

和

分別為被測液體在工作狀態(tài)下的流量系數(shù)和密度；

為轉(zhuǎn)子材料的密度。8.4機(jī)油消耗量和冷卻水量的測量

8.4.1機(jī)油消耗量的測量1.油標(biāo)尺測量法實驗前，通過裝在油底殼中的油標(biāo)尺，測量潤滑油的液面高度。實驗結(jié)束后，向發(fā)動機(jī)曲軸箱內(nèi)加入已知量的潤滑油，使液面重新回到初始高度，便可求得潤滑油的消耗量。2．重量法所謂重量法就是分別測量實驗前、后潤滑油的重量，其差值即為潤滑油的消耗量。具體為：實驗前先將發(fā)動機(jī)的冷卻水和潤滑油預(yù)熱到正常溫度，然后將潤滑油從曲軸箱中泄放出來。將已知重量的潤滑油加入曲軸箱中，直至液面恢復(fù)到正常水平。實驗結(jié)束后將潤滑油按實驗前泄放時間泄放出來，稱其重量。實驗前的注入量和實驗后的泄放量間的差值即為潤滑油消耗量。3.流量計法潤滑油消耗量的測定，適用的流量計是容積式流量計和渦輪流量計。

8.4機(jī)油消耗量和冷卻水量的測量

8.4.2冷卻水消耗量的測量冷卻水量的測量類似于潤滑油的流量測量，一般精確測量可采用質(zhì)量法或容積法，也可采用液體流量及如上述卡門渦街流量計、容積式流量計或渦輪流量計等。對于工程測量，可以采用普通水表，常用的是速度式水表，是一種安裝在封閉管道中的運動元件在水流運動的驅(qū)動下，獲得動力速度的水表。典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表。在使用水表時，事先必須要考慮水表是否耐高溫。另外對水量較大時，必須要保證水表具有足夠的準(zhǔn)確度。

8.5流量計的標(biāo)定

8.5.1液體流量計的標(biāo)定1.容積法標(biāo)定時，利用泵從貯液器中抽出的被測流體通過被校流量計后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)容量器。從玻璃管的刻度上讀出在一定時間內(nèi)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)容器的流體體積，獲得標(biāo)準(zhǔn)體積流量。然后將此體積流量與被校流量計的示值進(jìn)行比較，從而達(dá)到校服流量計的目的。

2.質(zhì)量法標(biāo)定時，用泵從貯液器中抽出試驗流體通過被校流量計后進(jìn)入容器，稱出進(jìn)入容器流體質(zhì)量的同時，測定流體的溫度值，并換算成在該溫度下的密度值，然后將流體的質(zhì)量除以密度。換算成體積值，同儀表的體積示值(累計脈沖數(shù))進(jìn)行比較，校準(zhǔn)流量計。3.標(biāo)推流量計對比法

該法是將被校流量計和標(biāo)準(zhǔn)流量計串聯(lián)在流過試驗的管道上．通過比較兩者的測量值求出誤差。標(biāo)準(zhǔn)流量計的精度必須比被校流