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$
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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$
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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 $$$ 7 Nz i depind de debit i de mrimea debitmetrului$
&n avanta6 al debitmetrelor "oriolis este c ele msoar debitul volumetric direct eliminndnecesitatea compensrii pentru variaiile condiiilor de temperatur, viscozitate i presiune$*ibraiile tubului au de obicei o amplitudine redus de ordinul 1$3 mm ele sunt introduse prinbobine electrice i sunt msurate cu traductoare ma'netice (inductive#$
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
8/15
&n dezavanta6 este acela c pentru determinarea consumului masic al motorului este necesarcunoaterea densitii combustibilului (variabil cu temperatura#$
AV Fuel'(act *+ Fuel &onsumption Measurement S,stem
ec.nical $etails AV Fuel'(actM
,pe/ 5*F G;
Measurement principle/ F& or mass floO
Measurement ranges/F&
2ass !loO
$ P 3 l/0Q#
$$$ 3 .'/0 Q#
S,stematic Measurementuncertaint,/ensor
)ensitI
D$7 4 (acc$ to )
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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 )
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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 )
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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$5 calibration Oei'0t is used to perform t0e accuracI testin' and calibration procedures inaccordance Oit0
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
12/15
T0e floO is 'uided into t0e &-s0aped tube$ :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$
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
7/22/2019 Msurarea consumului de combustibil al motorului
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
Top Related