JP2004198426A - 動的流体消費量を連続的に測定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続的に、正確に、時間的に高分解能の消費量測定を液体用調整された出口圧力で開放システムによって可能とし、貫流の同時測定における少なくとも短く持続する還流を許容する方法と装置を提供すること。
【解決手段】 特に燃料の動的流体消費量を連続的に測定する方法は可変圧力降下を伴う連続的に作動する貫流センサ−、特に質量流センサ−を使用する。連続的に、正確に、高分解能の消費量測定を流体用調整された出口圧力で開放システムによって可能とし、貫流の同時測定における少なくとも短く持続する還流を許容するために、圧力は貫流センサ−の後でセンサ−の供給圧力の変更によって一定値に調整される。
そのために、タンク（２）、万一の場合に空調装置並びに特に調整可能なポンプ（６）と流体用の連続作動貫流センサ−（７）、特にコリオリセンサ−を包含するその方法を実施する装置には、センサ−（７）の後で導管が圧力センサ−へ分岐して、その出口は調整装置と接続されており、その調整装置はセンサ−（７）の前で容積流に影響を与える装置を制御する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、可変圧力降下を伴う連続作動貫流センサ−、特に質量流センサ−によって動的流体消費量、特に気体且つ液体燃料を連続的に測定する方法並びに特に調整可能なポンプ、万一の場合に空調装置とタンク、並びに連続作動貫流センサ−、特にコリオリセンサ−を包含するその方法を実施する装置に関する。

液体の消費量を測定するために、特に検査台におけるエンジンの燃料消費量のための使用において秤を基礎とした断続的運転システムが公知である。このシステムは開放システムの利点を有し、即ち燃料が測定システムから放出されるのと同様に、一時的に搬出容量に限定されてシステムに戻され得る特性を有している。その際に放出された燃料量も、戻された燃料量も測定技術的に検出され、消費量の指示の際に考慮される。開放システムは最近の噴射システムにおいて好ましいものとして実証され、と言うのはこのシステムはエンジンの始動の際に圧力発生中に噴射システムに限定されて燃料を燃料供給システムに−車両において最終的にタンクに−戻されるからである。欠点としてこの種の秤は、それらが常に再び後で充填されなければならなくなり、それにより連続的測定運転ができないことを、実証される。

燃料消費量を連続的に測定するためにしばしば測定装置が考慮に入れられ、貫流の容量的測定を実施する。補足的密度測定によってその測定から消費された燃料質量が検出され、それは本来の必要な測定値を示す。補足的密度測定の欠点を回避する質量消費量の直接的測定は、目下、非連続的に計量方法により、並びに連続的にコリオリセンサ−により実現される。

最近の内燃機関は、順序正しい運転のために特に定義されて貫流に依存しない圧力関係を燃料導管にも、場合によっては存在する燃料導管にも必要である。

例えば、オ−ストリア実用新案第３３５０号明細書〔特許文献１参照〕によると、質量流センサ−の先行圧力を安定化する圧力安定装置が設けられ、消費器の接続箇所には必要とした僅かで一定圧力（一般に数ミリバ−ルの）を発生させる。そのために貫流に依存する圧力降下が質量流センサ−（例えば２バ−ルまでにより）に可変に補償される。特に、高周波数で飛躍的或いは脈動的取り出しが迅速に考慮されるにちがいない。
オ−ストリア実用新案第３３５０号明細書

それ故に、圧力安定化のために、燃料測定の上記連続的方法では、本来の貫流センサ−から下流に圧力調整装置（圧力調整器）が取り付けられ、測定システムの出口における貫流に依存しない圧力を一定出口圧力に調整する。この種の構成では、従来の機械的圧力調整器が液圧ダイオ−ドのように働くことが欠点であり、それにより、流れる媒体が調整器を一方向のみに、即ち下流に貫流することを意味した。そのような圧力調整器を組立てた測定システムは開放システムを意味しない。即ち燃料が噴射装置から測定システムへ戻されるにちがいない場合には、或いは燃料が燃料回路内の温度上昇によって停止された消費器では燃料の熱膨張を生じる場合には、導管の弾性に応じて特に不許容の高い圧力上昇が、導管と据え付けを負荷され、あらゆる場合に高価な圧力補償装置によって支えられるにちがいない燃料システムに生じるのである。

本発明の課題は、連続的に、正確に、時間的に高分解能の消費量測定を流体用調整された出口圧力で開放システムによって可能とし、貫流の同時測定における少なくとも短く持続する還流を許容する方法と装置を提供することである。

この課題を解決するために、この発明の方法は、圧力が貫流センサ−下で一定値に調整されることを特徴とする。

それにより、一方で連続的に作動する高動的貫流センサ−の貫流依存圧力降下にかかわらず一定圧力が測定システムの出口にて利用される、他方でその際にも場合によっては液体の一時的還流が可能とされる、さらにそのような妨げられなく貫流センサ−によってシステムに還流する液体量も測定技術的に検出され、負的消費量として考慮される。それにより特に一時的に生じる還流では測定システムの出口における過度な圧力上昇が回避され、正確な消費量測定が可能とされ得る。

上記方法の第一実施態様により、圧力が貫流センサ−の後で検出されてセンサ−の供給圧力用の調整装置の入力値として伝えられる。この態様によりセンサ−の供給圧力の直接可能な影響が可能であり、この際に調整配列装置の選択に応じて異なる要求条件に関係され得る。
〔課題を解決するための装置的手段〕

好ましくは、この発明の他の特徴により供給圧力は流体流の可変分配によってセンサ−前でセンサ−を貫流する部分流とあふれ部分流（バイパス）に調整され、この際にセンサ−を貫流する部分流の大きさが逆方向に目標値からの圧力偏差をセンサ−の後で変更される。それにより提供された課題の比較的簡単且つ機能確実な解決が確保され、その課題が装置的に簡単な手段で実現され得る。
〔装置発明の効果〕

その代替的に或いは補償的にこの発明の実施態様が設けられ得て、供給圧力が流体流の測定によってセンサ−前と容積流の起こり得る分配前に調整され、この際に容積流の大きさが逆方向に目標値からの圧力偏差をセンサ−の後で変更され得る。流体流の適合によってすべての場合に部分流における分配前に一方で分配手段が簡単に実施されて、他方で比較的大きい容積流が還流されなければならないことが回避され得て、包含した機械的且つ熱的エネルギ−が燃料用空調条件を厳守できるために再び放出されなければならず、例えば調整されず、圧力発生するために何時も最大出力で回転するポンプにより回転して収納される。

動的流体消費量を連続的に測定する前記装置は、提供された課題を解決するために、貫流センサ−下で導管が圧力センサ−に対して分岐し、その出口が容積流に影響を与える手段を圧力センサ−前で制御する調整装置と接続されている。貫流センサ−の後の圧力の検出により所望された或いは調整された放出圧力からの圧力偏差の直接可能な帰還がセンサ−前の導管システムにおいて可能であり、導管システムによって連続的消費量測定にもかかわらず更に連続した流れに依存する圧力変更が動的に補償され得る。

この発明の第一実施態様は、圧力センサ−が電気式圧力センサ−として、例えば圧力／電圧変換器或いは圧力／電流変換器、或いは例えば電気式或いは光学式デ−タインタフェ−スをもつデイジタル圧力センサ−として形成される、その出力がアナログ或いはデイジタル調整電子部及び／又はソフトウエアと接続されていることを意図する。それにより簡単な形式でセンサ−後の圧力の変更の帰還が行われ、この際に適切な特性線或いは特性区分によって異なる帰還特性が達成できる。

この発明の他の構成における前もって記載された実施態様では電気式圧力センサ−と流体用放出箇所との間に圧力蓄積器が設けられるならば、高動的圧力変更のための信頼性のある方式において補足的圧力安定化が行われる。

圧力センサ−が機械式圧力調整器として形成され、且つ流れ入口が貫流センサ−前で分岐する導管と接続されていて、その圧力実効値入口には貫流センサ−後で分岐する導管と接続されている場合には、極めて簡単で機能確実に且つ極めて直接的に作用する機械的装置は他の発明の実施態様により創作される。そのような実施態様で電子式調整装置にてあらゆる場合に重要な内部時間定数が広く回避され、この際に帰還（フィ−ドバック）の直接可能性は実質的に圧力調整器内に移動する質量によって制限されている。さらに、大抵，僅かな尺度で移動可能な膜により制限される圧力調整器内に圧力実効値側に存在する容積によって補足的圧力安定化が高動的圧力変更のために測定システムの出口にて与えられる。

特に，この種の配列において圧力調整器は、圧力調整器の出口にて発生する流体流がタンクに或いは空調装置に戻されるように測定システムに接続されている。

ポンプ制御部は、特に電気式圧力センサ−と接続されており、その圧力センサ−は一方は貫流センサ−と他方はポンプ或いは空調装置との間に設けられている。それで、ポンプがいつも最高に必要な出力により運転されなければならないことを可能としない。高ポンプ出力は高消費量の際に必要であるが、しかし貫流センサ−前の低消費量で且つコリオリセンサ−にてそれに対応する低供給圧力の際に、あふれ部分流に僅かな損失出力をもたらすことは好ましいだろう。特にポンプ制御或いはポンプ調整部は、ポンプ出力の運転下降が液体放出の減少或いは完全な停止の際に比較的ゆっくり行われる間に、ポンプが迅速な放出とそれに伴う供給圧力の迅速な上昇のために迅速に上昇運転される、それによりシステム内の液体振動が回避され得るように配列される。

次の詳細な説明では、この発明が実施例に基づき且つ添付図面を参照して詳細に説明される。図面形式は、特にエンジン検査台の連続的流体燃料消費量測定装置の例におけるこの発明の装置の流れ図を示す。

導管Ａと特に電磁作動充填弁１とを介してタンク２は、貯槽として液体、即ち燃料を供給される。タンク２はさらに浮動スイッチ或いはあふれ口３，充填状態センサ−４並びに特に手動作動可能放出栓５を有する。

タンク２から燃料は特に調整可能な燃料ポンプ６によって導管Ｂを介して連続的作動貫流センサ−７、特にコリオリセンサ−に供給される。その後に燃料は特に電気空圧式作動可能なバイパス弁８を介して放出箇所までの導管Ｂに到り、その箇所にはエンジンが消費器（図示されない）として接続され、その箇所には燃料が一定の所定圧力を利用できる。

バイパス弁８の後部にて導管Ｂから消費器まで導管が分岐し、特に機械空圧式圧力調整器９の調整入口まで案内する。圧力調整器９は好ましくは出口圧力センサ−１０と入口圧力センサ−１１とを有する。圧力調整器９を介して、貫流センサ−７後の導管Ｂ内の圧力に依存して貫流が導管Ｃによって調整され、その導管Ｃは燃料ポンプ６と貫流センサ−７との間で導管Ｂから分岐し、圧力調整器９を通して燃料タンク２或いは空調装置に戻される。それで調整回路が還流を実現され、その回路内で貫流センサ−７後の導管Ｂ内の各圧力変更が圧力調整器９にて調整可能な付与値に比べて同じ方向変更へその液体流に変換され、その液体流は貫流センサ−７前の導管Ｃを通して導管Ｂから分岐し、このセンサ−７の貫流なしに再びタンク２へ戻される。しかし、この量変更により供給圧力が貫流センサ−７前で調整され、しかも圧力変更と反対方向に貫流センサ−７後で調整されるので、調整された値からの圧力偏差が迅速且つ確実に調整され得る。

選択的にしかし機械空圧式圧力調整器９の代わりに電気圧力センサ−も、例えば圧力／電圧変換器が設けられており、そのセンサ−の出口は調整電子部に接続していて、その電子部は導管Ｃ内の比例調整可能弁によって貫流センサ−７前の液体流の分配を制御する。この場合に好ましくは電気圧力センサ−と液体用放出箇所との間で圧力蓄積器が貫流センサ−７後の導管Ｂと接続している。

あらゆる場合にポンプ６は出口圧力センサ−１０と入口圧力センサ−１１との信号に依存して、特に入口圧力と出口圧力の間の圧力差に依存して調整され、貫流センサ−７後の圧力上昇にて既に僅かな燃料が導管Ｂに搬送する。貫流センサ−７前の導管Ｃ内の圧力に依存するポンプ６の起こり得る調整も好ましい。

消費器から導管Ｂへ燃料を戻されるべきであるならば、この液体容積が貫流センサ−７と導管Ｃを介してタンク２から取り出され得る。

他の導管１２は好ましくは圧力調整器９に対する分岐と消費器における放出箇所との間に導管Ｂから分岐でき、電気空圧式切換可能な換気／迂回弁１２を介して同様にタンク２へ戻すことができる。それにより切換られた弁１２並びに切換られたポンプ６には装置内部換気運転が実現され得る。消費器の場合によっては存在する戻し導管とタンク２との間直接結合を保証する燃料還流導管Ｄの意図は、消費器までの燃料導管の換気を可能とする。

エンジン検査台の連続的流体燃料消費量測定装置の例においてこの発明の装置の流れ図を示す。

符号の説明

１．．．．．電磁作動充填弁
２．．．．．タンク
３．．．．．浮動スイッチ
４．．．．．充填状態センサ−
５．．．．．手動作動可能放出栓
６．．．．．燃料ポンプ
７．．．．．貫流センサ−
８．．．．．バイパス弁
９．．．．．圧力調整器
１０．．．．．出口圧力センサ−
１１．．．．．入口圧力センサ−
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．導管

Claims (10)

1. 可変圧力降下を伴う連続作動貫流センサ−、特に質量流センサ−によって動的流体消費量、特に液体且つ気体燃料を連続的に測定する方法において、貫流センサ−（７）の後の圧力がセンサ−（７）の供給圧力の変更によって一定値に調整されることを特徴とする方法。
2. センサ−（７）の後の圧力が検出されて、センサ−（７）の供給圧力用の調整装置（９）の入力値として供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 供給圧力は流体流の可変分配によってセンサ−（７）の前でセンサ−（７）を貫流する部分流とあふれ部分流とに調整され、センサ−（７）を貫流する部分流の大きさは逆方向にセンサ−（７）の後の目標値からの圧力偏差を変更されることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の方法。
4. 供給圧力は流体流の測量によってセンサ−（７）の前と容積流の起こり得る分配の前に調整されて、容積流の大きさは逆方向にセンサ−（７）の後の目標値からの圧力偏差を変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 特に調整可能なポンプ（６）と、万一の場合の空調装置とタンク（２）、並びに連続作動貫流センサ−（７）、特にコリオリセンサ−を包含する動的流体消費量、特に燃料を連続的に測定する装置において、センサ−（７）の後で導管が圧力センサ−へ分岐して、その出口は調整装置と接続されており、その調整装置がセンサ−（７）の前で容積流に影響を与える装置を制御することを特徴とする装置。
6. 圧力センサ−は電気式圧力センサ−として形成され、その出口は調整電子部と接続されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 電気式圧力センサ−と流体用放出箇所との間に圧力蓄積器が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 圧力センサ−は貫流センサ−（７）の前で分岐する導管用の圧力調整器（９）としてその流れ入口にて形成され、その圧力現在値入口には貫流センサ−（７）の後で分岐する導管が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
9. 圧力調整器（９）の出口はタンク（２）或いは空調装置に還流されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 一方でセンサ−（７）と他方でポンプ（６）或いは空調装置との間に電気式圧力センサ−が設けられ、ポンプ制御部と接続されていることを特徴とする請求項８或いは請求項９に記載の装置。

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