Măsurarea consumului de combustibil al motorului

7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului

1/15

Msurarea consumului de combustibil al motorului

Reprezint una dintre cele mai importante msurri care se efectueaz la standul de probe ntru-ctpe baza ei se determin parametrii de eficien ai motorului, randamentul efectiv i consumulspecific efectiv de combustibil (BTE and B!"#$ E%ist mai multe metode folosite pentru msurarea

consumului de combustibil$ &nele dintre ele sunt folosite pentru determinarea consumului mediu ntimp ce altele sunt folosite pentru determinarea consumului instantaneu$

Metode pentru msurarea consumului mediu

a) Metoda volumetrica

"onst n nre'istrarea timpului necesar (uzual de ordinul minutelor# pentru ca motorul s consumeun anumit volum de combustibil$ rocedura presupune umplerea iniial a vasului de msur la unnivel aflat peste cel al reperului superior$ )up aceea pn la atin'erea re'imului stabilizat motorulconsuma numai din rezervor, dup care, n final consuma numai din vasul de msur$ e

nre'istreaz timpul necesar pentru scderea nivelului din vas intre cele doua repere$ *asul poateavea mai multe repere marcate astfel nct pentru consumuri mai mari sa fie folosit volumul maimare cuprins intre repere$ entru transformarea consumului volumetric n consum masic estenecesar determinarea densitii combustibilului care se face prin cntrirea unui volum specificatdin combustibilul utilizat$ Rezult astfel consumul orar+

,-.

=

VCc (.'/0#

unde - densitatea combustibilului ('/cm#, *- volumul dintre 1 repere (cm#, - timpul msurat (s#$2etoda este simpla, uor de folosit si are o precizie de 1$$$34 depinznd de precizia determinriidensitii i a timpului de consum$ 2etoda poate fi aplicat pentru diveri combustibili de naturpetrolier dar care conin i adaosuri de ali combustibili (bioetanol, biodiesel$$$#$ )e asemenea esteo metod care se preteaz automatizrii prin instalarea unor senzori opto-electronici de nivel allic0idului n vasul de msur$


2/15

b) Metoda gravimetric

Este tot o metod de msurare a consumului mediu$

- Metoda de msurare prin cntrire

2etoda clasic cu balana i cronometrulEste cea mai vec0e metod de msurare a consumului masic de combustibil$ 2etoda se bazeaz pemsurarea intervalului de timp necesar motorului s consume o anumit cantitate de combustibilprestabilit atunci cnd el este n re'im staionar de funcionare$ 2asa de combustibil se selecteazn funcie de mrimea motorului i de re'imul funcional al acestuia$

Timpul de msur se determin n raport cu poziiile de referina ale acului balanei care nainte idup msurare trebuie sa fie n poziia de ec0ilibru al braelor acesteia$ "onsumul orar decombustibil rezult din relaia

,-.

=m

Cc (.'/0#

n care m('#- masa tarat, 2 masa suplimentar, - timpul msurat (s#5vanta6ul acestei metode este ca msoar n mod direct consumul masic$ recizia de msurare este

de ordinul 7$$$14 i este folosit pentru combustibili diveri$

- Metoda cu vas de msur i celul de for8reutatea combustibilului din vas este msurat n orice moment de ctre o celul de for$ "nd nuse realizeaz msurarea supapa 5 este desc0is periodic pentru a asi'ura suficient combustibil nvas$ "nd se realizeaz msurarea consumului de combustibil supapa 5 se menine nc0is icombustibilul este tras din vas de ctre motor$

2asa de combustibil consumat din vas prin funcionarea motorului ntr-o perioad de timpprecizat este msurat folosind celula de for$ istemul poate fi automatizat folosind un dispozitiv


3/15

electronic de control care monitorizeaz 'reutatea vasului i controleaz funcionarea supapei 5 i aunui releu de timp$

- 9 alt metod de msurare a consumului mediu de combustibil prin cntrire$&n plutitor cilindric este montat n interiorul unui vas cilindric$ !ora e%ercitat asupra plutitorului

datorit portanei (diferena dintre fora 5r0imedic !5, i 'reutatea 8# este msurat cu a6utorulunui traductor de for$ "nd motorul consum din vasul de msur variaia forei de portan estedirect proporional cu masa de combustibil consumat$ 2etoda poate fi automatizat uor folosindun dispozitiv de control electronic$

Metode de msurare a consumului instantaneu

a) Metoda strangulrii seciunilor de curgere -Sistemul Flo-tron

ermite msurarea consumului instantaneu de combustibil (de fapt tot mediu dar pe un intervalredus de timp de ordinul secundelor sau mai 6os#$ istemul are un rspuns rapid i poate monitorizai determina consumul c0iar i n re'imuri tranzitorii$ istemul folosete o punte 0idraulicec0ivalent :0eatstone$ "ele ; orificii de stran'ulare a cur'erii (diafra'me# formeaz puntea, iarpompa din sc0em stabilete un debit de referin pentru recirculare prin punte$


4/15

este > este > >=

"azul a# debitul prin orificiile b si d este ?(=@># iar prin orificiile a i c este ?(=->#$

Relaia de continuitate pentru orificiul Ad este+

=

+ )(-7

1

ppAK

qQdd

Relaia de continuitate pentru orificiul Aa este+

=

)(17

1

ppAK

qQaa

unde C este constant dimensional, a,d coeficieni de debit, 5a,dariile orificiilor$

=++

)()( -7

111111

;

7 ppAKqqQQ dd

=+

)(

)(

17111111

;

7 pp

AKqqQQ aa

1 1 1 7 7 1 1 md dp p p p p p

qQ K A +

= =

daca se accept ipoteza 111 ddAK 111

aaAK D m, de unde

1 - 1 -m

c

qQp p p k Q k C

= = = =

adic este posibil s se msoare consumul de combustibil n funcie de cderea de presiune n lun'ulpompei de recirculare$

"azul b# debitul prin orificiile b i d este ?(=@>#, iar prin orificiile a i c este ?(>-=#$Relaia de continuitate pentru orificiul Ab este+

=

+ )(;1

1

ppAK

qQbb

Relaia de continuitate pentru orificiul Aa este+

=

)(71

1

ppAK

Qqaa

rocednd n mod similar ca n cazul anterior prin ridicare la ptrat i scderea celor dou relaii seobine

1 1 1 1 ; 1 7 7 ;

mb bp p p p p p

qQ K A

+

= =

de unde

7 ; 7 ; m cqQ

p p p k Q k C

= = = =

ceea ce demonstreaz c este posibil s se determine consumul de combustibil atunci cnd debitelesunt mici$ "nd combustibilul trece prin punte aceasta se dezec0ilibreaz i produce diferena depresiune pcare este proporional cu debitul instantaneu de combustibil$ "onsumul de combustibil


5/15

indicat de debitmetru nu este afectat de modificrile de densitate sau de viscozitate alecombustibilului$ recizia de msurare este de $34 iar timpul de rspuns este


6/15

entru asi'urarea preciziei ridicate a msurrilor (de $74# este necesar ca 'reutatea combustibiluluin sistemul de msur s rmn constant i s fie ct mai puin dependent de variaia detemperatur a combustibilului$ )in aceast cauz debitmetrul se monteaz mpreun cu un sistem decontrol i monitorizare al temperaturii de tip 5*F G3"$ c0ema de monta6 a ansamblului maicuprinde filtre de combustibil, 'rosier i fin, electrovalv de blocare i circuit de bI-pass prevIut cu

re'ulator de presiune i manometru$

)ebitmetrul trebuie montat n poziie ridicat la apro%imativ $3$$$7m deasupra sistemului deformare a amestecului al motorului$ Trebuie evitat apariia depresiunii pe traseul de alimentare i al

contrapresiunii de traseul de formare a amestecului$entru realizare nivelului de precizie specificat la msurarea consumului orar de combustibil estenecesar ca s se asi'ure c 'reutatea combustibilului n circuitul de msur rmne constant, ceeace implic+- meninerea constant a temperaturii combustibilului n circuitul de msur- aerisirea complet a circuitului de msurJ eliminarea aerului i a bulelor de vapori- meninerea constant a volumului 'eometric al circuitului de msur

E%emplu pentru evaluarea erorii de msurare n caz de variaie a temperaturii combustibilului+"onsumul orar "cD $ .'/0, )ensitatea combustibilului D $K3 '/cmD K3 .'/m, "oeficientulde dilatare liniar al materialului traseului de msur D $7 'rd-7, *olumul 'eometric al traseului

de msur * D 1 cm, Timpul de msurare preselectat D 1s, *ariaia medie a temperaturiicombustibilului n timpul msurrii t D $1"$

2odificarea masei m datorit variaiei de temperatur este+mD *t D $;' pentru consumul "cn timpul de msurare motorul consuma masa "mD1'$ "onsumul nre'istrat de debitmetru devine D "onsumul real-*ariaia de mas"cdD "m- m D 1-$; D 7L$, iar eroarea de msurare "cD ("cH "cd#/"cD m/"c D 7$G4


7/15

c) Metode de msurare speciale # $ebitmetre ba%ate pe efect &oriolis

Efectul "oriolis este un efect inerional determinat de e%istena forei "oriolis care acioneaz asupraunui mobil (particul# aflat n micare ntr-un sistem aflat la rndul lui n micare de rotaie$ Toate

corpurile de pe mnt sunt supuse forelor "orilois deoarece se rotesc odat cu mntul$ !ora"orilois este precizat prin relaia +

F"D 1mvcu acceleraia "oriolis a"D 1v

Mn cazul debitmetrului combustibilul este trecut printr-un tub n form de &, practic n cur'erea luistrbate cele 1 ramuri ale tubului$ &n actuator de e%citaie induce vibraii n ramurile tubului$ "eledou tuburi vibreaz n sensuri contrare pentru a face instrumentul de msurare a vibraiilor maipuin sensibil la vibraiile e%terne$ "nd fora de e%citaie este aplicat tubului, fluidul care cur'eprin tub va induce o micare de rotaie sau de rsucire a tubului datorit acceleraiei "oriolisacionnd n direcie opus fa de fiecare fa pe care este aplicat fora$ !recvenele de lucru ale

acestor debitmetre sunt de la K $$$ 7 Nz i depind de debit i de mrimea debitmetrului$

&n avanta6 al debitmetrelor "oriolis este c ele msoar debitul volumetric direct eliminndnecesitatea compensrii pentru variaiile condiiilor de temperatur, viscozitate i presiune$*ibraiile tubului au de obicei o amplitudine redus de ordinul 1$3 mm ele sunt introduse prinbobine electrice i sunt msurate cu traductoare ma'netice (inductive#$


8/15

&n dezavanta6 este acela c pentru determinarea consumului masic al motorului este necesarcunoaterea densitii combustibilului (variabil cu temperatura#$

AV Fuel'(act *+ Fuel &onsumption Measurement S,stem

ec.nical $etails AV Fuel'(actM

,pe/ 5*F G;

Measurement principle/ F& or mass floO

Measurement ranges/F&

2ass !loO

$ P 3 l/0Q#

$$$ 3 .'/0 Q#

S,stematic Measurementuncertaint,/ensor

)ensitI

D$7 4 (acc$ to )


9/15

zero pressure difference (VpD# betOeen inlet and outlet, preventin' lea.a'e floO$ !loO c0an'esimmediatelI displace a zero-friction piston (;# in eit0er direction$ 5 piston position sensor (# and aservo controller (L# provide a fast 'ear speed control loop .eepin' t0e piston centered$

AV Fuel Mass Flo3 Meter and Fuel emperature &ontrol

ec.nical $etails AV Fuel Mass Flo3 Meter and Fuel emperature &ontrol

,pe/ 5*F G3/G3"

Measurement principle/ 2ass floO

Measurement ranges/

2ass P 713 .'/0Measurement uncertaint,/2ass W $714 (acc$ to )


10/15

$imensions 45 ( 2 ( $)/ GG % 7, % ;3 mm

Q# :it0 ma%$ 14 alco0ol and up to 74 bio diesel

Mass Flo3 Measurement *rinciple

T0e fuel passes t0rou'0 a &-s0aped tube, O0ic0 vibrates Oit0 its natural fre>uencI$ T0is fre>uencIis proportional to t0e fuel densitI, O0ic0, in addition to t0e mass floO, is a separate measurementvariable and t0us alloOs for t0e output of volumetric measurement values$

T0e time la' of t0e vibration fre>uencI "7 to "1 is proportional to t0e mass floO$

AV Fuel 8alance and Fuel emperature &ontrol

ec.nical $etails AV Fuel 8alance and Fuel emperature &ontrol

,pe/ 5*F G/G3"

Measurement principle/ 8ravimetric

Measurement ranges/2ass P 73 .'/0

Measurement uncertaint,/2ass W $714 (acc$ to )


11/15

Stabilit,/ better t0an $1 "

2eating 1 cooling/ 7$ .: / 7$ .:

*o3er suppl,/1 *, 3 Nz, 11 *, Nz7 *, 3H Nz, 773 *, Nz

*o3er consumption/ $; .: (Oit0out 0eatin'#Ambient temperature/ 3 P 3 "

$imensions 45 ( 2 ( $)/ GG % 7,3 % ;3 mm

Q# :it0 ma%$ 14 alco0ol and up to 74 bio diesel

AV F+' 8AA9&' measurement principle

T0e fuel consumed bI t0e en'ine is ta.en from a continuouslI Oei'0ted measurement vessel Oit0all t0e properties of t0e ve0icle tan.$T0e detection of t0e Oei'0t of t0e fuel is implemented Oit0 a capacitive displacement sensor t0at isconnected to t0e measurement vessel bI means of a beam$5 calibration Oei'0t is used to perform t0e accuracI testin' and calibration procedures inaccordance Oit0


12/15

T0e floO is 'uided into t0e &-s0aped tube$ :0en an osillatin' e%citation force is applied to t0e tubecausin' it to vibrate, t0e fluid floOin' t0rou'0 t0e tube Oill induce a rotation or tOist to t0e tubebecause of t0e "oriolis acceleration actin' in opposite directions on eit0er side of t0e applied force$!or e%ample, O0en t0e tube is movin' upOard durin' t0e first 0alf of a cIcle, t0e fluid floOin' intot0e meter resists bein' forced up bI pus0in' doOn on t0e tube$ 9n t0e opposite side, t0e li>uidfloOin' out of t0e meter resists 0avin' its vertical motion decreased bI pus0in' up on t0e tube$ T0isaction causes t0e tube to tOist$ :0en t0e tube is movin' doOnOard durin' t0e second 0alf of t0evibration cIcle, it tOists in t0e opposite direction$ T0is tOist results in a p0ase difference (time la'#betOeen t0e inlet side and t0e outlet side and t0is p0ase difference is directlI affected bI t0e masspassin' t0rou'0 t0e tube$

5 more rescent sin'le strai'0t tube desi'n is available to measure some dirtI and/or abrasive li>uidst0at maI clo' t0e older &-s0aped desi'n$

5n advanta'e of "oriolis floOmeters is t0at it measures t0e mass floO rate directlI O0ic0 eliminatest0e need to compensate for c0an'in' temperature, viscositI, and pressure conditions$ lease alsonote t0at t0e vibration of "oriolis floOmeters 0as verI samll amplitude, usuallI less t0an 1$3 mm($7 in#, and t0e fre>uencI is near t0e natural fre>uencI of t0e device, usuallI around K Nz$ !inallI,t0e vibration is commonlI introduced bI electric coils and measured bI me'netic sensors$

Furt.er 0nformation

uppose t0at t0e fluid is floOin' into t0e &-s0aped tube at velocitI Vand t0e tube is vibratin' atan'ular velocitI $ "onsider a small section of t0e fluid t0at is on t0e inlet side aOaI from t0epoint of fle%ture at distance r$


13/15

lease note t0at t0e amplitudes of t0e vibration and tOist are e%tremelI small compared tot0e size of t0e &-s0aped tube$ T0e above 'rap0ics are 0i'0lI e%a''erated for illustrationpurposes$

T0e "oriolis force on t0e small fluid section mis

)urin' t0e doOn cIcle, t0e tube applIs an upOard resistin' force to t0e fluid or t0e fluid pus0es t0etube doOn$ 9n t0e outlet side, t0e "oriolis force 0as t0e opposite direction$

To simplI t0e problem, Oe assume t0at t0e tube 0as a perfect & s0ape Oit0 a cross section area of A$T0e len't0 and Oidt0 are l, d, respectivelI$ T0e opposite directions of "oriolis forces on inlet andoutlet sides result in a tOistin' moment Tc

5 Kfactor can be introduced to compensate for t0e more 'eneralized &-s0ape$

O0ere QmD AVis t0e mass floO rate$

T0e 'overnin' e>uation of tOistin' is


14/15

O0ereIuis t0e inertia of t0e &-s0aped tube, Cuis t0e dampin' coefficient, Kuis t0e stiffness, is t0e

tOist an'le, and tis time$Recall t0at t0e "oriolis floOmeters are vibratin' t0e &-s0aped tube to 'enerate t0e rotation, t0e realan'ular velocitI is function of vibratin' fre>uencI +

5ssumin' t0at t0e dampin' term Cuis ne'li'ible, t0e e>uation of tOistin' becomes

T0e particular solution (steadI-state solution# of t0e tOist an'le is

!urt0ermore, t0e velocitI of t0e turnin' corners of t0e &-s0aped tube are and t0e displacementdifference betOeen t0ese tOo corners is d/2$ T0erefore, t0e time la' betOeen t0ese tOo corners is

BI measurin' t0e time la' , t0e mass floO rate can be obtained


15/15

uencI as a basis and normalize fre>uencIterms a'ainst it$ T0e natural fre>uencI of t0e &-s0aped tube sIstem is (note t0at Iuincludes t0e massof t0e fluid in t0e tube#

T0e mass floO rate t0en becomes

Măsurarea consumului de combustibil al motorului

Documents