JPH03152421A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は流量測定装置、特にディーゼルエンジンにおけ
る燃費計等として適用され、気泡を含む液体の実流量を
把握するための流量測定装置に関する。

［従来の技術］ パイプ中を液体が単位時間に流れる重量あるいは体積を
求める流量計が周知であり、近年における各種産業分野
での省エネルギー・省力化等の進行と共により高い測定
精度が要求される傾向にある。

従来における流量測定には主として容積式流量計が用い
られていた。

これは、一定量の流体を空間に取り込んだ後、吐き出す
機構を持つ流量計で、その繰返し回数を測定し、測定後
下流に流体を送るという構成をとる。

ところが、このような容積流量計を用いた場合に測定対
象である液体に気泡などが混入していると、この気泡も
含めて流量として測定されてしまい、気泡の分が誤差と
なって正確な測定ができないという問題があった。

こうした事態は、例えばディーゼルエンジンの燃費Δ−
１定試験などにおいて生じる。周知の如く、ディーゼル
エンジンはポンプにて燃料を燃焼室へ送り込むものであ
るが、燃焼室内で消費されなかった燃料は燃料タンクへ
帰還する構造となっている。そして、燃焼室の上流（供
給）側の流量と下流（帰還）側との流量の差をとること
によって燃料消費の測定が行われるわけである。

ところが、燃焼室で消費されることなく帰還した燃料は
、燃焼室近傍で温度及び圧力が上昇した後常圧に戻され
ることによって気泡を含んだ白濁状態になっており、こ
れをそのまま容積測定したのでは真の流量が得られない
という問題が生じる。

こうした不都合に対処できるものとして、容積ではなく
液体の重量を測定する流量計も開発されているが、外乱
振動の影響を被り易く車載式の運行燃費計としては利用
困難であるというのが実情であった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は実流量を正確に把握でき車載可能な流量測定装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、前記気泡混入部の
上流液体の静電容量を測定する第１静電容量センサと、
前記気泡混入部の下流で静電容量及び液体容積をそれぞ
れ測定する第２静電容量センサ及び容積流量計と、前記
第１静電容量センサと第２静電容量センサの測定結果に
基づき下流における液体と気泡の体積比を求め、該体積
比と前記容積流量計からの測定結果とに基づき下流側の
液体の実流量を算出する制御手段と、該制御手段からの
出力を表示する表示器と、を含み、気泡を含む液体の実
流量を正確に算出可能としたことを特徴とする。

［作用］ 以上の如く構成される本発明装置によれば、気泡を含ま
ない上流側の液体の比誘電率と下流側の液体の比誘電率
とを比較することによって下流側液体に含まれる気泡の
体積比が求められ、該気泡の体積分だけ下流側で測定さ
れた液体流量から差し引くことによって気泡の影響を除
去した真の流量が得られ、正確な燃費測定が可能となる
。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図に本発明装置の全体構成を模式的に示す。

図示例は車両のディーゼルエンジンなどの燃料供給系に
本発明装置を適用した場合を示し、軽油が満たされた燃
料タンク１０からポンプ１２により供給管路１４を通っ
てエンジン１６に入り、ここで所定の燃焼作用が行われ
、一方、残った燃料が帰還管路１８を経て再び燃料タン
ク１０へ戻ることになる。

このような燃料供給系における消費率、すなわちエンジ
ン１６の燃費を求める測定においては、エンジン１６の
上流側に位置する供給管路１４内の流量から下流側に位
置する帰還管路１８内の流量を差し引くことによって求
められる。

ところが、前述した如く帰還管路１８内の燃料はエンジ
ン１６内で高温高圧化作用を受けているために気泡が混
入しており、これをそのまま測定して流量を求めたので
は気泡の体積分だけ実際の流量に誤差が上乗せされてし
まうという不都合が生じる。

本発明において特徴的なことは、ある流路に沿って一対
の電極板を対向配置して液体を介して電極板間の静電容
量をｎ１定した場合、この液体に気泡が混入しているか
否かによって測定される静電容量が変化するという特性
に着目し、気泡混入部であるエンジン１６の上流側と下
流側とでそれぞれ測定した静電容量を比較演算すること
で下流側液体中に含まれる気泡の占める体積を割出し、
測定流量に対しこの気泡体積分の補正を施すことによっ
て正確な実流量及び燃費の算出を可能としたことにある
。

図より明らかなように、エンジン１６の上流側及び下流
側すなわち供給管路１４及び帰還管路１８途上にはそれ
ぞれ対応する静電容量センサＩ２０及び静電容量センサ
［２２、温度計１２４及び温度計Ｕ２６、流量計Ｉ２８
及び流量計１１３０がそれぞれ介設されている。

そして、これら上流側及び下流側の両静電容量センサ２
０，２２、温度計２４．２６及び流量計２８．３０の出
力はコントローラ３２へ供給され、ここで所定の比較演
算作用並びに燃費の算出が行われ、演算結果は表示器３
４へ送出されて使用者の視認に供されることとなる。

以下、以上のように構成される本発明装置の作用につい
て説明する。

燃料タンク１０を出た供給管路１４内の燃料は、静電容
量センサ１２０、温度計Ｉ２４及び流量計１２８を通過
する。燃料タンクから出た燃料には、気泡は含まれてい
ないので、流量計１２８で測定した結果が、によりそれ
ぞれ密度及び流量が測定され、コントローラ３２内で両
者を演算して気泡混入部であるエンジン１６上流側にお
ける実流量が求められ、表示器３４に表示される。

他方、エンジン１６の下流側すなわち帰還管路１８内の
燃料は前述の理由により気泡を含んでいる。流路は上流
側におけると同様に静電流量センサｌＩ２２、温度計１
１２６及び流量計１１３０を通過して燃料タンクに戻る
。

ここで、コントローラ３２内では上流側の静電容量セン
サ１２０からの測定信号を気泡を含まない基準信号とし
て下流側の静電容量センサ１２２からの測定信号とを比
較して下流側液体中に含まれる気泡の体積比を算出し、
これに基づき下流側液体の真の密度を求めこれを流量計
１１３０により測定された容積流量に乗することで帰還
液体の実流量が算出されることとなる。

そして、帰還液体中に含まれる気泡の存在による影響を
実質上除去した状態で上流側実流量と下流側実流量との
差から燃費を求めることが可能となり、正確な測定値が
得られる。

第２図に上述した静電容量測定を行うための具体的な構
成を示す。管路４０の先端には分岐キャップ４２がＯリ
ング４４を介して気密に装着されており、この分岐キャ
ップ４２の側面に設けられた排出口４２ａから図示して
いない下流側管路に矢印の如く燃料が帰還している。

前記分岐キャップ４２は略円筒形状からなり、その先端
の開口には測定プラグ４６がこれもＯリング４８によっ
て気密状態に封着されている。

従って、前記燃料は前記分岐キャップ４０とプラグ４６
との間の環状空隙から排出口４２ａに流れる。

前記分岐キャップ４２の内面には静電容量センサを構成
する一方のリング状電極５０が装着されており、他方プ
ラグ４６の外面には前記電極５０と対向するように他方
側のリング状電極５２が装着されている。

そして、前記電極５０には分岐キャップ４２の側面から
挿入された端子５４の先端が電気的に接触し、一方電極
５２には、プラグ４６の中心開口４６ａに挿入されたリ
ード線５６の一端が接続され、リード線５６の他端が端
子５８に接続されている。

従って、実施例において、前記画電極５０゜５２がリン
グ状静電容量を形成し、両者の間隙に導かれる、実施例
によれば、燃料の比誘電率が測定可能であることが明ら
かである。

実施例において、前記静電容量はブリッジ６０が接続さ
れており、図におけるブリッジ６０は通常のブリッジと
同様に固定容量６２．６４そして調整容！６８を含み、
交流電源７０からの交流信号を受け、電流計７２によっ
て比誘電率変化を電気的に検出することができる。

ここで、固定容量６２，６４、調整容ｆｆ１６８、そし
て電極５０．５２間の静電容量をそれぞれｃｌ、ｃ２．
ｃ３．ｃｘとすれば、上記関係は次式で表わされる。

Ｃｘ−０２−ＣＩ・Ｃ３ ２°、Ｃ−Ｃ−Ｃ／Ｃ（Ａ−０）　　・・・　（１）１
３２ これにより、電流計７２の測定値Ａが０になるよう調整
されたＣ３の値を上記式（１）に代入することで画電極
５０．５２間の静電容量Ｃを算出できることが理解され
る。

なお、気泡混入が生じた場合の液体（軽油）の比誘電率
は実験により次表のように変化することが確認されてい
る。

以下に、第３図に基づいて本発明の他の実施例を説明す
る。

本実施例では、管路４０の長さ方向に一対の電極７４及
び７６を配設して該両電極間の静電容量を測定すること
を特徴とするものである。

ここで、画電極７４及び７６は図の点線で示されるよう
に格子状に形成されており、これにより液体の流通その
ものを実質的に妨げることなく電極間に介在する液体の
静電容量を求めることが可能である。

本実施例においても前記第１実施例とほぼ変ることのな
い効果を得ることができ、画電極７４゜７６間に介在す
る液体の特性により変化する静電容量を利用して液体の
実流量を求め、正確な燃費測定その他を実行することが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、気泡混入部の上流
側と下流側とでそれぞれ測定した静電容量変化に基づき
下流側液体中に占める気泡の体積比を求め、これに基づ
き下流側の測定流量を補正することによって正確な実流
量を求めることができ、誤差の影響を除去した正確なエ
ンジンの燃費試験その他を実行可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成図、 第２図は静電容量測定の具体的構成図、第３図は本発明
の他の実施例の構成図である。 １０　・・・　燃料タンク １２　・・・　ポンプ １４　・・・　供給管路 １６　・・・　エンジン １８　・・・　帰還管路 ２０．２２　　・・・　静電容量センサ２４．２６　　
・・・　温度計 ２８．３０　　・・・　流量計 ３２　・・・　コントローラ ３４　・・・　表示器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも一部が気泡混入部を通過する液体供給系にお
   ける前記気泡混入部の下流側で液体流量を測定する流量
   測定装置において、 前記気泡混入部の上流液体の静電容量を測定する第１静
   電容量センサと、 前記気泡混入部の下流で静電容量及び液体容積をそれぞ
   れ測定する第２静電容量センサ及び容積流量計と、 前記第１静電容量センサと第２静電容量センサの測定結
   果に基づき下流における液体と気泡の体積比を求め、該
   体積比と前記容積流量計からの測定結果とに基づき下流
   側の液体の実流量を算出する制御手段と、 該制御手段からの出力を表示する表示器と、を含み、 気泡を含む液体の実流量を正確に算出可能としたことを
   特徴とする流量測定装置。