CN101652637A - 连续测量动态流体消耗量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种连续测量尤其是燃料消耗量的动态液体消耗量的方法，所述方法使用优选为质量流传感器的压降可变的连续工作的流量传感器(7)来测量，其中，确定所述流量传感器(7)下游的压力，并且将该压力用于控制液体输送。为了在结构尽可能简单情况下实现连续、准确并且以更短的时间间隔测量消耗量以及高动态地确定流量值，至少在一个时间点还确定直接在流量传感器(7)前的压力、两个压力值之差并且根据所述差确定流体流量值。

Description

连续测量动态流体消耗量的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种连续测量尤其是燃料消耗量的动态流体消耗量的方法，所述方法借助于优选为质量流传感器(Massenstromsensor)的压降可变的连续工作的流量传感器来测量，其中，确定所述流量传感器下游的压力，并且将该压力用于控制流体输送；本发明还涉及一种连续测量尤其是燃料消耗量的动态流体消耗量的装置，所述装置包括油箱、可能存在的调节设备、以及优选有可控的泵、优选为科氏(Coriolis)传感器的用于液体的连续工作的流量传感器、以及直接在流量传感器下游的压力传感器，所述压力传感器的输出端与例如可控泵的用于流体流动的至少一个控制装置连接。
背景技术
就流体消耗量测量而言，尤其是在试验台上发动机燃料消耗的应用中，基于称重(Waagen)的不连续运行的系统是已知的。该系统具有开放系统的优点，其中测量技术地检测提供的燃料量和返回的燃料量，并且在报告消耗量时将所提供的燃料量和所返回的燃料量考虑在内。这种称重的缺点在于，必须不断地重新再次填充，并且因而不可能进行连续测量工作。因此，为了连续测量燃料消耗量，经常使用执行流量容积测量的测量设备。由此，借助于附加的密度测量，确定消耗的燃料质量，所述燃料质量是实际需要的测量值。能够以称重测量法不连续地以及借助于科氏传感器连续地实现避免附加密度测量的缺点的对质量消耗量的直接测量。
为了正常工作，现代内燃机大多不仅在燃料输入管路而且在可能存在的燃料回流管路内需要与流量无关的预定压力条件。因此，在AT 3 350 U2中或者还在AT 6 117 U2中已经分别给出了在流量测量的下游或上游具有仅一个压力传感器的一种用于流量测量的装置以及一种用于校准流量测量的装置，以及一种用于稳定质量流传感器的供给管路压力的压力稳定装置，以便在负载的接口处能够生成所需的低的且恒定的压力。尤其必须快速地顾及高频的、跃变的或者脉冲式的抽取(Entnahme)。因而，为了稳定压力，在燃料测量的上述连续方法中，在实际的流量传感器下游安装压力调节装置(压力控制器)，所述压力调节装置将测量系统输出端上的与流量相关的压力调节为恒定的输出压力。然而，这种机械的压力控制器如“液压二极管(hydraulische Diode)”一样工作，也就是说，流动的介质仅能够朝一个方向流过控制器(也就是向下游流过)，并且借助于这种压力控制器建立的测量系统不是开放系统。在燃料从喷射设备回流至测量系统的情况下或者在燃料热膨胀的情况下，要设置昂贵的压力补偿装置。
发明内容
本发明的任务在于提供一种方法和装置，所述方法和装置使得能够在结构尽可能简单的情况下实现连续、准确并且时间上高分辨率的消耗量测量以及高动态地确定流量值。
为了解决该任务，根据本发明的前述方法的特征在于，在至少一个时间点也确定紧邻地(unmittelbar)位于流量传感器之前的压力，确定这两个压力值之差，并且根据所述差确定流体流量值。因而，在考虑到对于压力控制总是需要的压力测量的情况下，将非常准确的长期流量测量与通过时间间隔很短的压力信号实现的高动态地确定流量值相组合。
根据一种有利的方法变体，按照能够预先给定的时间分辨率连续地确定流量传感器下游的压力，确定紧邻地位于流量传感器之前的压力，确定这两个压力值之差，并且根据所述差确定流体流量值。因此，可以调节由压力测量所确定的流量值的分辨率。
根据另一有利的发明变体，借助于流量传感器确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的流体流量值结合，并以这种方式执行对于测量的可信度检查。基于冗余的流量确定，还可以非常好地在测量可信度方面检查非常准确的测量。
如果根据另一实施方式，借助于流量传感器确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的流体流量值结合，并以这种方式确定其它流体参数，则存在这样的可能性，即，将这两种不同的流体测量用于确定例如密度或者粘度这样的其它流体参数。
有利地还可以规定，对流量传感器的信号进行低通滤波，并对这两个压力值之差的信号进行高通滤波，并且滤波后的信号随后被组合成一个频率带宽大的信号。
根据本发明，用于执行流量测量的装置的特征在于，紧邻地在流量传感器之前设置另一压力传感器，其中，这两个压力传感器与分析单元连接，其中在分析单元内，在至少一个时间点上确定借助于这两个压力传感器所确定的值之差，并且根据所述差确定流体流量值。
根据另一本发明特征，为了能够通过差压测量确定对于流量传感器信号更高动态的值，使用阶跃响应比流量传感器的阶跃响应更快的压力传感器。
有利地可以规定，在分析单元内按照能够预先给定的时间分辨率连续地确定这两个压力值之差并且根据所述差确定流体流量值。
根据本发明装置的另一特征，在所述分析单元内根据流量传感器的信号确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的流体流量值结合，并以这种方式执行对所述测量的可信度检查。
对于根据本发明的装置，给出了使用领域的进一步扩展，其中，在分析单元内根据流量传感器的信号确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的流体流量值结合，并以这种方式确定其它流体参数。
为了获得带宽非常高的流量信号，还可以规定，在流量传感器的测量通道内设置低通滤波器，并且在压力值之差信号的测量通道内设置高通滤波器，其中，在分析单元内将滤波后的信号组成一个信号。
在此有利的是，有效滤波特性直至上限频率具有优选为1的恒定值。
附图说明
在下面的说明中，借助于实施例并结合附图进一步说明本发明。在此，
附图1示出根据本发明的装置的示意性示例，所述装置作为连续的燃料消耗测量设备，尤其用于发动机实验台。
具体实施方式
经由管路A和充液阀1(优选能够电磁操控)，向作为储存容器的油箱2供应液体(即，燃料)。油箱2还具有通气阀3以及与充液阀1连接的液位传感器4。
借助于优选可控的燃油泵6将燃料从油箱2经由管路B输送至优选为科氏传感器的、连续工作的流量传感器7。随后，燃料优选经由止回阀8到达输出位置，其中作为负载(未示出)的发动机连接到该输出位置，并且在该输出位置处应该提供具有预先确定的特定压力的燃料。
在流量传感器7和止回阀8之间分接出管路C，管路C通向例如机械液压式压力调节器9的控制输入端。现在，由压力调节器9根据流量传感器7下游管路内的压力来调节流过管路D的流量，其中管路D在燃油泵6和流量传感器7之间从管路B分接出，并且通过压力调节器9返回燃油箱2。因此实现了具有反馈的控制回路，在所述控制回路中，流量传感器7下游的相对于能在压力调节器9上设定的预定值的每个压力变化被转换成通过管路C在流量传感器7上游从管路B分接出、并且不流经该传感器7而重新返回油箱2的液流的同向变化。然而，借助于这种量变化，还控制流量传感器7上游的入口压，具体来说“反向”于流量传感器7下游的压力变化，从而能够快速且可靠地调整与设定值的压力偏差。必要的话，也可以通过对泵6的控制来实现负载的输出位置处的压力调节。
在泵6和流量传感器7之间设置第一压力传感器10，用于确定管路B内的压力。第二压力传感器11用于确定流量传感器7下游管路系统内的压力。这两个压力传感器10、11优选具有比所使用的流量传感器7的阶跃响应更快的阶跃响应。这两个压力传感器10、11与分析单元12连接，其中在分析单元12内，在至少一个时间点确定借助于这两个压力传感器10、11所确定的值之差，并且根据所述差确定流体流量值。
例如能够通过硬连接电路或者通过软件控制，在分析单元内连续地按照预先给定的时间分辨率确定传感器10、11的两个压力值之差，其中，根据该差能够进一步确定流体流量值。在分析单元12内也可以根据流量传感器7的信号来确定平均流体消耗量，并且可以将该平均流体消耗量与根据这些压力值之差得到的流量值结合以进行对于测量的可信度检查。
另一方面，也可以在分析单元12内根据流量传感器7的信号确定平均流体消耗量，将该平均流体消耗量与根据传感器10、11的压力值之差所确定的流体流量值结合，并以这种方式确定其它流体参数，例如流体的密度或者粘度。
有利的是，在流量传感器7的测量通道内设置低通滤波器，在用于传感器10、11的压力值之差的信号的测量通道内设置高通滤波器。滤波后的各个单信号可以在分析单元12内被组合成带宽大的信号。其中有利的是，有效滤波特性直至上限频率具有优选为1的恒定值。

Claims (12)

1.一种用于连续测量动态流体消耗量、尤其是燃料消耗量的方法，所述方法借助于优选为质量流传感器的压降可变的连续工作的流量传感器(7)来进行，其中，确定所述流量传感器(7)下游的压力，并且将所述压力用于控制流体输送，其特征在于，在至少一个时间点还确定紧邻地位于所述流量传感器(7)之前的压力，确定这两个压力值之差，并且根据所述差确定流体流量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照预先给定的时间分辨率连续地确定所述流量传感器(7)下游的压力，确定紧邻地位于所述流量传感器(7)之前的压力，确定这两个压力值之差，并且根据所述差确定所述流体流量值。
3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，借助于所述流量传感器(7)确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据这些压力值之差所确定的流体流量值结合，并以这种方式执行对所述测量的可信度检查。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，
借助于所述流量传感器(7)确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的流体流量值结合，并以这种方式确定其它流体参数。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，对所述流量传感器(7)的信号进行低通滤波，对这两个压力值之差的信号进行高通滤波，并且滤波后的信号随后被组合成频率带宽大的信号。
6.一种用于连续测量动态流体消耗量、尤其是燃料消耗量的装置，所述装置包括油箱(2)，在必要时包括调节设备，以及优选包括可控的泵(6)，所述装置包括优选为科氏传感器的用于液体的连续工作的流量传感器(7)，以及紧邻地在所述流量传感器(7)下游具有压力传感器(11)，所述压力传感器(11)的输出端与用于流体流动的至少一个控制装置、例如可控的泵(6)连接，其特征在于，紧邻地在所述流量传感器(7)上游设置另一压力传感器(10)，其中，两个压力传感器(10、11)与分析单元(12)连接，在所述分析单元内在至少一个时间点确定借助于所述两个压力传感器(10、11)确定的值之差，并且根据所述差确定流体流量值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所使用的压力传感器(10、11)的阶跃响应比所述流量传感器(7)的阶跃响应更快。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，在所述分析单元(12)内按照预先给定的时间分辨率连续地确定所述两个压力值之差，并且根据所述差确定流体流量值。
9.根据权利要求6至8之一所述的装置，其特征在于，在所述分析单元(12)内根据所述流量传感器(7)的信号确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的所述流体流量值结合，并以这种方式执行对所述测量的可信度检查。
10.根据权利要求6至9之一所述的装置，其特征在于，在所述分析单元(12)内根据所述流量传感器(7)的信号确定平均流体消耗量，将所述平均流体消耗量与根据压力值之差确定的所述流体流量值结合，并以这种方式确定其它流体参数。
11.根据权利要求6至10之一所述的装置，其特征在于，在所述流量传感器(7)的测量通道内设置低通滤波器，在用于所述压力值之差信号的测量通道内设置高通滤波器，其中，在所述分析单元(12)内由滤波后的信号组成一个信号。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，有效滤波特性直至上限频率具有优选为1的恒定值。
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