在轿车的电控燃油喷射系统(EFI)中,在进气通道上安装有空气流量计。它的作用是测量进入发动机气缸内的空气量,以便给发动机的电控单元(ECU)提供数据,使ECU严格地控制混合气的空燃比,即控制喷油器的喷油量,达到提高轿车燃油经济性、动力性以及排放清洁性的目的。
测量进气量常用的空气流量计有卡门旋涡式空气流量计、翼片式空气流量计、热线式空气流量计、热膜式空气流量计。翼片式空气流量计结构简单、可靠性高,但进气阻力大,响应较慢且体积大;热线式空气流量计无运动部件,工作可靠,响应快,但缺点是易受吸入气体脉动影响,在流速分布不均时误差较大,且易断丝;热膜式空气流量计的工作原理和热线式空气流量计类似,但热膜式传感器不使用白金线作为热线,而是将热线电阻、补偿电阻等用厚膜工艺制作,在同一陶瓷基片上,使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力,从而增加了发热体的强度,不但使空气流量计的可靠性进一步提高,也使误差减小,性能更好,但仍然存在着流速分布不均时误差较大的问题。
卡门旋涡式空气流量计无可动部件,具有无磨损、进气阻力小、体积小、重量轻、反应灵敏、压力损失低、脉动气流测量精度高、测量范围广、便于安装和维护,等优点。唯一缺点是成本较高,多用在高档轿车上。
所谓卡门旋涡,是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时,在这一物体的下游就会产生的两列旋转方向相反,并交替出现的旋涡,(图1)。当满足h/l=0.281时,两列旋涡是稳定的。
由式(4)可知,体积流量与卡门旋涡流量计的输出频率成正比。利用这一原理,对于一台具体的卡门旋涡空气流量计,只要检测卡门旋涡的频率,就可以求出空气流量。
根据旋涡频率的检测方式的不同,汽车用涡流式空气流量计分为超声波检测式和光学式检测式两种。例如,丰田凌志LS400型轿车和皇冠3.0型轿车采用了光电检测涡流式空气流量计;日本三菱吉普车、中国长风猎豹吉普车和韩国现代轿车采用了超声波检测涡流式空气流量计。
光学式卡门旋涡空气流量计的工作原理如图2所示。这种空气流量计主要由管路、旋涡发生器、整流栅、导孔、反光镜(金属箔)、板弹簧、发光二极管(LED)、光敏晶体管等部分组成。发光二极管作为光源使用,而光敏三极管为光电转换元件。
光学式卡门旋涡空气流量计的工作原理是:在产生卡门旋涡的过程中,旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化,通过导孔作用在金属箔上,从而使其振动,发光二极管的光照在振动的金属箔上时,光敏三极管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光,其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。
超声波式卡门旋涡空气流量计的工作原理与光学式卡门旋涡空气流量计的工作原理大致相同,只是光学元件换成了声学元件,其原理如图3所示。
工作原理:在旋涡发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头1和超声波接收探头8,超声波发射探头1不断向超声波接收探头8发出一定频率(一般为40kHz)的超声波,当超声波通过进气气流到达超声波接收器时,由于受到卡门涡流对空气密度的影响,就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡时变晚而产生相位差。集成控制电路对此相位信号进行处理,根据相位或相位差的变化情况计量出涡流的频率,就可得到旋涡脉冲信号(涡流频率信号),即代表体积流量的电信号,该信号输入ECU后,ECU就可以计算出进气量。
这种超声波式卡门漩涡空气流量计的传感器部分可分为发射探头和接收探头两部分,二者都是利用压电材料制成的。其中发射探头是利用压电材料的逆压电效应制作的,即当对其通以超声电信号时,它会产生机械波向外发射;而接收探头是利用压电材料的正压电效应制作的,即当外力(即发射探头发出的机械波)作用在该材料上时,它会产生电荷(电信号)输出。,对此信号进行处理,就可得到旋涡脉冲信号,即代表体积流量的电信号,ECU由此计算出进气量。
在使用过程中,卡门旋涡空气流量计内部电路一旦被检测发现有故障,一般是不进行修复的,而是直接更换新的。
在对电控轿车进行故障诊断的过程中,常常会出现因为空气流量计的故障而导致轿车不能正常行驶的案例。
案例1,一辆丰田皇冠3.0型轿车,用户反映该车在行驶过程中换挡时发动机转速表指针会上下波动,当发动机转速在4000r/min时,车速只能达到100km/h。根据这个情况进行检查,发现是变速器不能正常换挡。针对变速器的这个故障,利用故障诊断仪对变速器的电控系统进行检测,没有发现系统中存在任何故障记忆;然后对变速器进行全面检查分析,没发现问题,最后根据维修经验判定是发动机输出动力不足造成的,而导致该车换挡时发动机转速波动的主要原因是混合气时浓时稀,经过一系列检查后,发现是该车所用的光电式卡门旋涡空气流量计内部电子线路损坏。在更换空气流量计后,故障排除。
案例2,一辆凌志LS400轿车高速闯车。发动机在原地加速时运转正常。当汽车行驶速度在120~140km/h左右时,汽车会出现闯动的现象,有时闯动频繁,有时只是偶尔闯动,感觉好像是发动机间歇断火。经诊断发现该故障是该车的卡门旋涡空气流量计高速时有时信号输出不正常所致。
卡门旋涡式空气流量计无可动部件,具有无磨损、进气阻力小、体积小、重量轻、反应灵敏、压力损失低、脉动气流测量精度高、测量范围广、便于安装和维护,等优点。在高档轿车上得到广泛应用。
[1]杨庆彪,丰田车系新电器[M],北京:中国劳动社会保障出版社,2008.
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电磁流量计的分段安装介绍在造纸、环保、给排水、污水处理当中应用较多莫过于电磁流量计了,由于它的精准度、灵活性、操作性得到广大用户的认可;
但是好多用户在使用过程中总感觉流量与实际流量有差距,最大的原因是与安装有直接关系,安装火候不到位会直接影响电磁流量计的计量;
下面我们有针对性来讲解电磁流量计分段安装要求一些技巧。
分段安装要求
1、直管段长度要求。电磁流量计的直管段要求比大部分其他流量计的直管段要求低。
90°、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线5倍直径(5D)长度的直管段,不同开度的阀则需10D;
下游直管段为(2~3)D或无要求;但要防止蝶阀片伸入到传感器测量管内。
如果阀不能全开使用,应按阀截流方向和电极成45°角度安装,附加误差可大为减小。
2、安装位置和流动方向。传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可,不受限制。
但测量固液混合介质宜垂直安装,自下而上流动,这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重,低流速时固相沉淀等缺点。
分段安装要求
3、转换器安装和连接线缆。
分体式电磁流量计的转换器应安装在传感器附近便于读数和维修的地点,也可安装在仪表室,其环境条件可比传感器好得多。
转换器和传感器之间的距离受制于被测介质电导率和信号电缆信号,即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。
要用制造厂随仪表所附的信线缆。电导率较低的液体和传输距离较长时,也有规定用三层屏蔽电缆的。
一般仪表“使用说明书“对不同电导率液体给出相应传输距离范围。
单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液体时,通常可传送距离为100m。
为了避免信号受干扰,信号电缆必须单独穿在经良好接地的钢质保护管内,绝对不能将信号电缆与电源线穿在同一根钢管内。
标签: 电磁流量计 电磁流量计 电磁流量计的分段安装介绍_电磁流量计 各种流量计的特点介绍在流体力学理论中,伯努利方程占有非常重要的地位,它说明了流体流线上各点之间的能量关系。
以测量流体流速来得到流量的流量计称为速度式流量计,该流量计较为常用,种类较多,发展也较快。
比较典型的速度式流量计有电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、超声波流量计和热导式流量计等。
各种流量计的特点
(1)电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。
电磁流量计要求被测流体的电导率不能过低,因此目前只能测量水和一些酸、碱、盐溶液等,对气体和绝大多数油类都不适用。
电磁流量计有2个显著特点:
一是响应速度快,几乎没有滞后,非常适用于测量流体瞬时流量的变化;二是无阻碍流体流动的部件,对流体几乎无阻力。
对于管内稳定的流体,严格轴对称速度分布流体进行测量,检测到的感生电动势可以很好地反映管内流体的平均流速。
但是电磁流量计对于外界的电磁干扰非常敏感,在使用时需要采取一定的抗干扰措施,注意良好接地,以屏蔽外界的电磁场。
(2)涡街流量计是在流体中安放一个非流线型旋涡发生体,使流体在发生体两侧交替地分离,释放出两串规则地交错排列的旋涡,且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。
涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、气体、液体的工况体积流量;
并配备温度、压力传感器来测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
涡街流量计有很多优点,如压力损失小,量程范围宽,准确度高;
在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响等;
并且无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。
(3)涡轮流量计是利用流动的流体来推动叶轮转动,流体流速和叶轮转速成正比,通过测量叶轮转速得到流体流速,进而得到流量值。
当被测流体流过传感器时,在流体作用下叶轮受力旋转;
其转速与管道平均流速成正比,叶轮的转动将周期性地改变磁电转换器的磁阻值,检测线圈中的磁通随之发生周期性的变化;
并产生周期性的感应电动势,即电脉冲信号,经放大器放大后,送至显示仪表显示。
(4)超声波流量计是近年来发展较快的流量计。
超声波在液体、固体中衰减很小,因而穿透能力很强,尤其是在不透明的固体中,超声波可穿透几十米的长度。
利用超声波可以穿透物体的特性,在流体管道外设置超声波发送装置,以测量管内流体的流速。
(5)热导式流量计是一种直接式质量流量计,它可以用来测量质量流量。
当流体静止时,管道内加热元件的上下游温度对称分布,元件指示温度相等;当介质流动时,下游温度比上游温度高。
随着流速的增加,温差增大,当流速增加到某一界限值后,两元件的温差将随流速的增加而逐渐减小。
为了得到仪表的单值性,一般用温差增大的特性测量小流量,用温差减小的特性测量大流量。
标签: 流量计 流量计标签: 各种流量计的特点介绍_流量计组合标题:下一篇:冷热冲击试验箱技术参数