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電磁流量計在車輛冷卻系統中研究
發布時間:2021-9-22 08:29:19

  文章介紹了一種新的非插入式流量計的工作原理,以某車輛冷卻系統為例,搭建了電磁流量計測試整車冷卻系統流量計臺架,進行各支路流量測試,并進行結果分析,認為非插入式流量計可以在車輛冷卻系統中進行應用,并指出了存在的問題。
  傳統的汽車冷卻系統流量測試是將流量計布置在汽車冷卻系統各回路中對冷卻液流量進行測試,這種插入式測量方法由于流量計本身存在流阻問題會導致各支路的流量測量結果不能真實反應各支路的流量結果。而電磁式流量計這種非插入式測量方法由于采用電磁感應原理不存在流阻的問題,測試結果能真實反應原系統的狀態,因此,在整車冷卻系統流量測試中逐漸被更多研發人員所采用。
1.電磁流量計介紹
  如圖1所示,電磁流量計是一-種非插入式流量測量設備,在工業上廣泛應用于化工化纖、食品、礦冶、環保、鋼鐵、石油及制藥等領域,但在汽車冷卻系統中應用不多。
電磁流量計原理結構圖示 
  電磁流量計原理是基于法拉第電磁感應定律,導電液體在磁場中作切割磁力線運動時,導體中產生感應電動勢E;測量流量時(測量管的內徑為D),流體流過垂直于流動方向的磁場,導電性液體的流動感應出一個與平均速度V(亦即體積流量)成正比的電壓,其感應電壓信號通過兩個與液體直接接觸的電極檢出,并通過電纜傳送至放大器,然后轉換成統一輸出信號,E=KBVD(K為儀表常數)。在流量大于1m/s時,精確度在0.5%以內,圖2為6種型號電磁流量計在不同管徑下測量精確度隨流量的變化趨勢。
電磁流量計計量精度曲線圖 
在某車型流量測試中的應用
1.冷卻系統原理
  某車型發動機采用三個冷卻循環系統,即在傳統的大、小循環基礎上增加一個節溫器來實現附加冷卻循環。同時在冷卻系統循環中增加了一一個電子水泵,該電子水泵安裝在冷卻風扇支架上,既可以給增壓器進行冷卻,又可以在突然停機時給發動機進行冷卻。發動機的冷卻系統原理如圖3所示。
 
2.測試過程
  本次發動機冷卻系統流量測試包括散熱器水路、暖風水路、機油冷卻器水路和渦輪增壓器水路的測試,從圖3原理圖中可以看出暖風散熱器與機油冷卻器串聯,所以在此處布置-一個流量傳感器即可,另外兩個流量計布置在增壓器與散熱器冷卻水路(圖3中流量計用深綠色原點表示)。測量待測回路接口處尺寸如表1所示。
 
  流量計在整車上的安裝步驟如下:配備新管路清空冷卻液-拆除原裝管路用新管路從接口處引出+將流量計串聯其中形成回路。
  考慮到流量計的安裝方便性及避免管路彎折,流量計布置在高于原管路的位置,同時考慮到提升高度會影響原冷卻系統流量分配,采取抬高膨脹水壺位置的措施盡量減小影響。整個測前準備工作完成后,正式開始流量測試,分別記錄整車處于冷機和熱機兩種狀態發動機轉速(r/min)在900(怠速)1000、1500、2000、2500、3000、4000以及4300(節氣門開度最大)時流量穩定時數據。
3.測試結果
  測試結果顯示,本次測試還發現,在發動機熄火后,增壓器處仍有水流通過,流量最高為3.3/min,說明增壓器為了防止熱停機過熱,冷卻系統設置了停機水泵續轉策略。
電磁流量計熱機狀態轉速/流量曲線圖示 
  基于測試結果數據繪制轉速/流量曲線圖如圖4、圖5所示。從圖中可以看出,冷卻系統中各條測試回路在冷機與熱機兩種狀態下均呈線性增長,與整車發動機冷卻系統實際流量增長規律相符合,試驗結果有效,測試方法可行。
結語
  通過本次電磁流量計在某車型冷卻系統流量測試中的過程總結及經驗積累,總結了關于整車發動機冷卻系統流量測試準確性的控制方法、結果數據判斷方法及標定方法。
  同時,在測試過程中也發現,流量計的固定是本次測試存在的主要難題,高度的選定和安裝牢靠性均會對測量結果有一定影響,因此今后將在整車冷卻系統流量測試中添加流量計工裝測試臺,形成規范性的測試平臺,這樣將使電磁流量計更方便用于整車冷卻系統流量測試。

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