CN1267712C - 连续测量动态的流体消耗的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于连续测量动态的流体消耗，特别是气态和液态燃油消耗的方法，使用一个连续工作的流量传感器通过可变的压差，优选通过一个物料流量传感器。为了能够利用调节过的流体出口压力、借助一个开放的系统连续、准确和短时高分辨率地测量消耗，以及也为了在测量流量同时允许有一个至少短时持续的回流，在流量传感器后面的压力通过改变传感器的入口压力调节到一个恒定的数值。在用于实施该方法的装置中，包括一储油罐(2)、必要时一个预处理装置，以及优选一个可调节的泵(6)和一个连续工作的流量传感器(7)，优选是一个科里奥利传感器，为此规定，在传感器(7)的后面分接出一个通向一压力传感器的管道，该压力传感器的出口与一个调节器相连接，该调节器本身控制在传感器(7)前面的影响容积流用的各装置。
Description
技术领域
一种借助一个连续工作的流量传感器通过可变的压差、优选通过一个物料流量传感器、连续测量动态的流体消耗，特别是气态和液态燃油消耗的方法，以及用于实施该方法的装置，包括优选一个可调节的泵、必要时一个预处理装置和一储油罐，以及和一个连续工作的流量传感器，优选是一个科里奥利传感器。
背景技术
为了测量液体消耗，特别是用于在实验台上的发动机所使用的燃油消耗，已知基于平衡器的间歇驱动的系统。它们具有开放系统的优点，即燃油不论是由测量系统给出，还是暂时被限制在排量内，都可以被引回系统中去之特点。在此不仅发出的还是返回的燃油量都被用测量技术地测得，并在消耗数据中被考虑。开放的系统特别在现代的喷射系统中证明是有利的，因为这些系统在发动机起动中在压力形成时将在喷油系统中限定的燃油返回到燃油供应系统-在汽车中最后回到储油箱中。由于这种平衡器总是必须再装满并由此不可能进行连续测量工作，这证明它们是有缺点的。
为了对燃油消耗进行连续测量，经常考虑到采用测量流量容积的测量器具。借助一个附加的密度测定，消耗的燃油质量由此就被算出，密度是一个本来就需要的测量值。质量消耗的直接测量消除了附加密度测定的缺点，但现在只是间断地使用称量方法以及连续地使用科里奥利传感器得以实现。
现代的内燃机为了按规则运行，大多需要确定的和与流量无关的、不仅是在燃油供应管中而且是在必要时存在的燃油返回管中存在的增压比。
例如根据奥地利实用新型Nr 3.350，为了在消耗器连接位置能产生所要求的微小和恒定的压力(一般为少量毫巴)，设置一个稳压装置用来稳定物料流传感器的入口压。为此在物料流量传感器上的与流量相关的压差(比如直到2巴)必须被可变地均衡。特别是必须快速地注意到高频的、跳跃式或脉冲式的抽取。
因此为了稳压，在上面所述连续的燃油测量方法中，在原来的流量传感器下游设置一个压力调节装置(压力调节器)，所述压力调节装置将与流量相关的测量系统出口处的压力调节到一个恒定的出口压力。在这种构造中不利的是，常规的机械式压力调节器如一个“液压二极管”那样动作，由此认为，流动的介质只可在一个方向上、即向下游流过压力调节器。由一个这样的压力调节器构成的一个测量系统不是一个开放的系统。如果由于燃油必须从喷射装置被引回到测量系统，或如果由于在消耗器停止时燃油回路中的温度升高，出现燃油的热膨胀，那末根据管道(Verrohrung)的弹性，在燃油系统中就产生一个大多数不许可的高的压力升高，这样高的压力升高使管道和嵌装件承受负载，并在需要时必须通过昂贵的压力补偿装置来遏止。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种方法和一种装置，它们使得能够借助一个开放的系统通过调节过的流体出口压力连续、准确和短暂高分辨率地测量消耗；以及也允许在测量流量的同时有一个尽可能短时持续的回流。
为解决这个任务，根据发明方法的特征在于，在流量传感器后面的压力通过改变流量传感器的入口压力被调节到一个恒定的数值。由此就可以达到，一方面，尽管连续工作的和高动态性的流量传感器的与流量相关的压差，在测量系统的出口处得到一个恒定的压力；另一方面，在此必要时使一个短时出现的流体回流成为可能；以及此外也用测量技术测得一个这样不被阻止地通过流量传感器回流到系统中的流体量，并作为负的(negative)消耗被考虑。由此特别在短时出现的回流中，在测量系统出口处的一个过量的压力增高可被避免并能够准确地测量消耗。
根据上述方法的第一个实施方案规定，流量传感器后面的压力被测出并作为一个用于传感器入口压力的调节器输入端参数被发出。通过这个方案，能够直接影响传感器入口压力，在此根据调节装置的选择，可以满足极其不相同的要求。
根据本发明的另一特征，入口压力通过将传感器前面的流体流可变地分配到一个流经传感器的分流和一个溢流-分流(旁通路)中而有利地得到调节，其中流经传感器的分流大小与在传感器后面的额定值的压力偏差反向地被改变。由此保证所提出的任务得到比较简单和功能可靠的解决，此任务通过比较简单的装置来实现。
为此在这里可选择地或以代替方式设定本发明的一个实施形式，即，入口压力通过测量在传感器前面的流体流、在可能的容积流分配之前进行调整，其中容积流的大小与在传感器后面的额定值的压力偏差反向地被改变。通过对必要时已在分配进入分流以前的流体流进行匹配，可以一方面使分配装置更简单地构成，另一方面可以避免一个比较大容积流必须返回，该容积流含有的机械能和热能必须在其中由例如未调节过的和为压力形成总以最大功率运转的泵连续不断地引进并又被排出，以便能保持燃油的预处理条件。
在开头所述的用于连续测量动态的流体消耗的装置，为解决所提出的任务，其特征在于，在流量传感器后面分接出一个通向一个压力传感器的管道，该压力传感器的出口与一个调节装置相连接，该调节装置本身控制流量传感器前面的影响容积流用的各装置。通过测定流量传感器后面的压力，能够将所希望的或已调节的输出压的压力偏差直接反馈到传感器前面的输入系统上，通过此反馈尽管连续的消耗测量，能够在后续动态地平衡与流动相关的压力变化。
本发明的第一个实施形式规定，压力传感器是构成为电压力传感器，比如作为压力/电压转换器或压力/电流转换器，或者例如也可设计成带有电或光的数据接口的数字式压力传感器进行安装，其出口与一个模拟的或数字的电子调节装置和/或软件相连接。由此可以简单的方式来实现传感器后面的压力变化的反馈，其中通过相应的特性曲线或特性曲线族可得到不同的反馈特性曲线。
如果在前面所述的实施形式中，在本发明的另一构造中，还在电压力传感器与流体的输出位置之间设置一个蓄压器，则能以可靠的方式对高动态的压力变化实现附加的压力稳定。
如果压力传感器设计成机械-液压式压力调节器，该压力调节器的流动入口与一个在流量传感器前面分接出的管道相连接，并且在该压力调节器的压力-实际值-入口上连接在流量传感器后面分接出的管道，那么可以根据另一个按照本发明的实施形式创造出一个很简单、功能可靠的和非常直接作用的机械装置。通过这样一种实施方式能够完全避免在电子调节装置中必要时重要的内部时间常数，其中反馈的直接性基本上只通过在压力调节器中移动的物质来限定。此外，通过在压力调节器中压力-实际值-侧存在的大多是通过一个在很小范围内移动的薄膜所界定的容积，为在测量系统出口处的高动态的压力变化得到一个附加的压力稳定。
在一种这样的装置中，压力调节器优选被包括在测量系统中，使得在压力调节器的出口处出来的流体流返回储油罐或预处理装置中。
泵控制器有利地与电压力传感器相联接，该电压力传感器设置在流量传感器与泵或在流量传感器与预处理装置之间。由此能使泵不必总是以最大必需的功率来运行。一个高泵功率当然要求高消耗，但在一个低消耗和一个在科里奥利传感器中与此相应在流量传感器前面低的入口压的情况下是有利的，较少地将损耗功率引进溢流-分流中。优选泵控制器或调节器这样设计，即为了快速抽取和由此入口压快速地升高，泵也就速快地运行，而在流体抽取减少或完全停止时泵功率较慢地降低，由此能够避免系统中的振动。
附图说明
在下面的描述中，借助于一个实施例并参考附图详细阐述本发明。在此附图示出一个根据发明的装置的流动示意图，该装置是连续的燃油消耗测量器装置为例，特别是用于发动机-实验台。
具体实施方式
通过一管道A和一个优选可电磁控制的补油阀1，为一个作为容器的储油罐2供给液体，也就是燃油。所述储油罐2还有一个浮子开关或溢流口3、一液面传感器4以及一优选可用手操作的泄出栓5。
燃油由储油罐2通过一个优选是可调节的燃油泵6，经过一管道B输入连续工作的流量传感器7，优选是一个科里奥利(Coriolis)传感器。而后燃油在管道B内，通过一个优选可电-气动控制的卸载阀8到达输出位置，在该输出位置上连接作为消耗器的发动机(未示出)，并且在该输出位置上应提供有一定的规定的压力的燃油。
在卸载阀8后面，从通向消耗器的管道B中分接出一个管道，该管道通向一个优选是机械-液压的压力调节器9的调节-入口。所述压力调节器9优选有一个出口-压力传感器10和一个进口-压力传感器11。通过这个压力调节器9，也根据在流量传感器7后面的管道B中的压力，流经管道C的流量得到调节，该管道C在燃油泵6与流量传感器7之间从管道B上分接出来，并通过压力调节器9返回到储油罐2或预处理装置(Konditionieranlage)中。由此实现了带有反馈的调节回路，在这个调节回路中在流量传感器7后面的管道B中的每个压力变化，相对于可在压力调节器9上调节的预先规定值被转换成其流体流的同向的变化，这个流体流通过管道C在流量传感器7之前从管道B中分流出来并无须流经传感器7再返回储油罐2中。随着这个流量变化，流量传感器7前面的入口压力也被调节，并且与流量传感器7后面的压力变化是反向的，使得与调准的数值的压力偏差可以快速和准确地得到调整。
可选择地，代替机械-液压的压力调节器9，也可设有一个电压力传感器，比如压力/电压-转换器，其出口与一个电子调节装置相连接，所述电子调节装置借助于管道C中的一个可按比例调节的阀门来控制流量传感器7前面的流体流的分配。在这种情况下，优选在电压力传感器与流体的输出位置之间有一个与流量传感器7后面的管道B相连接的蓄压器。
必要时泵6也可根据出口传感器10和进口传感器11的信号，优选根据进口压与出口压间的压力差得到调节，以便在流量传感器7后面的压力增高时就将更少的燃油送入管道B中。必要时还根据压力传感器7前面的管道B中压力来对泵6进行调节是有利的。
如果出现燃油从消耗器退回到管道B中去的情况，那么这个液体容积通过流量传感器7和管道C被储油罐2所接纳。
另一个管道12可以有利地在向压力调节器9的分支与消耗器上的输出位置之间从管道B中分接出来，并通过一个可电动-气动地开关的抽空阀/旁通阀12同样引回到储油罐2中。由此在阀门12接通以及泵6接通时，可实现装置内部的抽空运转。设置另一个燃油返回管道D来保证在消耗器的可能存在的返回管与储油罐2之间的一个直接连接，这使直至消耗器的燃油管道的抽空成为可能。
Claims (10)
1.用于连续测量动态的流体消耗的方法，所述测量方法借助一个连续工作的流量传感器通过可变的压差进行，其特征在于，流量传感器(7)后面的压力通过改变流量传感器(7)的入口压力被调节到一个恒定的数值。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，流量传感器(7)后面的压力被测定并作为一个用于流量传感器(7)入口压力的调节器(9)的输入端参数被发出。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述入口压力通过将流量传感器(7)前面的流体流可变地分配成一个流经流量传感器(7)的分流和一个溢流分流得以调整，其中流经流量传感器(7)的分流大小与该流量传感器(7)后面的额定值的压力偏差反向地改变。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述入口压力通过测量流量传感器(7)前面的流体流、在可能的容积流分配之前进行调节，其中容积流的大小与流量传感器(7)后面的额定值的压力偏差反向地改变。
5.用于连续测量动态的流体消耗的装置，包括：一个可调节的泵(6)，以及一个储油罐(2)和一个连续工作的流量传感器(7)，其特征在于，在流量传感器(7)的后面分接出一个通向一压力传感器的管道，该压力传感器的出口与一个调节器相连接，该调节器本身控制在流量传感器(7)前面的影响容积流用的各装置，以调节流量传感器(7)后面的压力到一个恒定的数值。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压力传感器设计成一电压力传感器，其出口与一电子调节器相连接。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，在电压力传感器与流体的输出位置之间设置一蓄压器。
8.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压力传感器设计成在流量传感器(7)前面分接出的管道用的在其流入口处的压力调节器(9)，在该压力调节器的压力实际值入口上连接在流量传感器(7)后面分接出来的管道。
9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，压力调节器(9)的输出返回到储油罐(2)中。
10.按照权利要求8或9所述的装置，其特征在于，在流量传感器(7)和泵(6)之间设置一电压力传感器，并且该电压力传感器与泵控制器相连接。
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