汽车试验学课件：流量测量-

汽车试验学

流量测量本章主要内容稳态压力测量最高压力测量动态压力测量测压仪表的标定示功图的测录及误差分析8.1基本概念

8.1.1流体、流量流体是指具有流动性能的物质，通常可认为是气体和液体的总称。流量是指单位时间内流过某有效流通截面的流体的体积或质量数，前者称为体积流量，后者称为质量流量。两者之间的换算关系为

式中，

为质量流量；

为流体介质的密度；

为体积流量。8.1基本概念

8.1.2流量计及其分类1.容积型流量计容积式流量计又称定排量流量计，它是通过计量单位时间内被测流体充满(或排出)某一定容容器的次数。2.速度型流量计速度型流量计是以流体一元流动的连续方程为理论依据。通过测量流通截面上流体的流速或者与流速有关的物理量，就可以确定流体的流量。3．质量型流量计质量型流量计是直接获取到流体的质量流量，无需换算。根据测量方法不同，主要分为直接式、推导式和温度压力补偿式。8.2空气流量测量

8.2.1节流式流量计1.测量原理与流量方程

当流体流经在管道内部安装的节流装置时，流束将在节流件处形成节流，流速增大，静压力降低，于是在节流件前后产生压差，该压差通过差压计检出。流体的体积流量或质量流量与差压计所测得的差压值有确定的数值关系。8.2空气流量测量

8.2.1节流式流量计2.节流元件节流元件是指安装在流体管道中，使流体的流通截面发生变化，引起流体静压变化的一种装置。8.2空气流量测量

8.2.1节流式流量计3.取压方式以孔板流量计为例，节流装置的取压方式主要有5种，分别是：角接取压、法兰取压、径距取压、理论取压和和管接取压。各种取压方式及取压孔位置如图8.3所示。8.2空气流量测量

8.2.1节流式流量计4.测量装置的布置由于内燃机的进气并非是定常流动，而是以一个工作循环为周期的间歇进气，因此气流是脉动的。为消除进气脉动对空气流量测量的影响，通常在节流装置和内燃机进气系统之间安装稳压箱以减弱脉动，如图8.6所示。8.2空气流量测量

8.2.2双扭线流量计

该流量计是由一段扭线形成的喇叭口和一段直管组成，故又名喇叭式节流元件，如图8.7所示。喇叭型入口起整流作用，此处截面Ⅰ-Ⅰ，与外界大气相连。在距喇叭口整流器后长度为一个管径处，截面Ⅱ-Ⅱ开有测压孔，由U型管测压计测量管内压力与大气压力的差值。8.2空气流量测量

8.2.3卡门涡街流量计

卡门涡街式流量计，是一种典型的速度型流量计。它是利用卡门涡街原理制成的流量计.8.2空气流量测量

8.2.4层流式流量计层流式流量计又名粘性流量计。测量元件是由许多平行的细管构成，如图8.11所示。当流经细管的被测流体的雷诺数低于临界雷诺数(2300)时，流动为层流。此时流体经细管束所造成的压力降与流量成正比。8.3燃油消耗量的测量

8.3.1质量法质量法是测定消耗一定质量燃料所用的时间，然后通过计算求得单位时间的燃油消耗量。计算公式为

质量法测量根据其测量方式不同，分为手动测量和自动测量两种.8.3燃油消耗量的测量

8.3.1质量法1．手动测量法8.3燃油消耗量的测量

8.3.1质量法2.自动测量法8.3燃油消耗量的测量

8.3.2容积法1.手动测量法8.3燃油消耗量的测量

8.3.3排气法

排气法也称碳平衡法，所谓碳平衡是指燃油消耗量的碳量与排气中CO、CO2、HC所含的总量相等，应用排气分析的结果计算出燃油消耗量。

排气法是目前国际上通行的实验室内车辆工况油耗测量试验方法，特别适用于底盘测功机上进行的复杂行驶工况下的油耗测量。该方法的测量精度主要取决于气体分析仪的测量精度。需要说明一点，排气法的油耗计算公式在不同国家其表现形式不尽相同，如美国、日本及欧盟均具有不同的油耗计算公式，并且考虑到燃油成分的变化，油耗公式也随着时间而不断修正。由于我国现在排放测试方法均采用欧盟的测试规范，因此排气法的油耗计算同样采用欧盟的计算方法。。8.3燃油消耗量的测量

8.3.4转子流量计转子流量计属于速度型流量计，可用于测量液体、气体和蒸汽等多种介质的流量，尤其适用于低雷诺数的中、小流量测量，是测量燃油消耗量的常用仪表。1．测量原理转子流量计也是利用流体流动的节流原理进行测量的仪表。它由一段向上扩大的垂直的锥形玻璃管或金属管和可随被测介质流量大小而作上下浮动的转子所组成。当被测流体经过转于和锥形管之间的环形缝隙时，出于节流原理所产生的压力差的作用，使得转子上移，介质的升力随之减小，上升力与转子的重量相平衡时，转子将稳定在某一高度上。流量愈大，转子的平衡位置愈高。所以转子所处的平衡位置的高低可作为流量测量的尺度。8.3燃油消耗量的测量

8.3.4转子流量计2．流量方程转子流量计也是利用流体流动的节流原理进行测量的仪表。它由一段向上扩大的垂直的锥形玻璃管或金属管和可随被测介质流量大小而作上下浮动的转子所组成。当被测流体经过转于和锥形管之间的环形缝隙时，出于节流原理所产生的压力差的作用，使得转子上移，介质的升力随之减小，上升力与转子的重量相平衡时，转子将稳定在某一高度上。流量愈大，转子的平衡位置愈高。所以转子所处的平衡位置的高低可作为流量测量的尺度。

第19页8.3燃油消耗量的测量

8.3燃油消耗量的测量

8.3.4转子流量计3.流量读数的修正转子流量计的刻度流量一般是指流体在标准状态下的流量。通常，测量液体的是代表标准状态下水的流量值；测量气体的是代表标准状态下的空气的流量值。在内燃机测试中，被测介质是柴油或汽油等内燃机燃料，由于它们密度存在差异，因而必须对指示值进行修正。修正公式为:

式中，

为转子流量计的流量修正系数；

和

分别为水在标准状态下流量系数和密度；

和

分别为被测液体在工作状态下的流量系数和密度；

为转子材料的密度。8.4机油消耗量和冷却水量的测量

8.4.1机油消耗量的测量1.油标尺测量法实验前，通过装在油底壳中的油标尺，测量润滑油的液面高度。实验结束后，向发动机曲轴箱内加入已知量的润滑油，使液面重新回到初始高度，便可求得润滑油的消耗量。2．重量法所谓重量法就是分别测量实验前、后润滑油的重量，其差值即为润滑油的消耗量。具体为：实验前先将发动机的冷却水和润滑油预热到正常温度，然后将润滑油从曲轴箱中泄放出来。将已知重量的润滑油加入曲轴箱中，直至液面恢复到正常水平。实验结束后将润滑油按实验前泄放时间泄放出来，称其重量。实验前的注入量和实验后的泄放量间的差值即为润滑油消耗量。3.流量计法润滑油消耗量的测定，适用的流量计是容积式流量计和涡轮流量计。

8.4机油消耗量和冷却水量的测量

8.4.2冷却水消耗量的测量冷却水量的测量类似于润滑油的流量测量，一般精确测量可采用质量法或容积法，也可采用液体流量及如上述卡门涡街流量计、容积式流量计或涡轮流量计等。对于工程测量，可以采用普通水表，常用的是速度式水表，是一种安装在封闭管道中的运动元件在水流运动的驱动下，获得动力速度的水表。典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表。在使用水表时，事先必须要考虑水表是否耐高温。另外对水量较大时，必须要保证水表具有足够的准确度。

8.5流量计的标定

8.5.1液体流量计的标定1.容积法标定时，利用泵从贮液器中抽出的被测流体通过被校流量计后，进入标准容量器。从玻璃管的刻度上读出在一定时间内进入标准容器的流体体积，获得标准体积流量。然后将此体积流量与被校流量计的示值进行比较，从而达到校服流量计的目的。

2.质量法标定时，用泵从贮液器中抽出试验流体通过被校流量计后进入容器，称出进入容器流体质量的同时，测定流体的温度值，并换算成在该温度下的密度值，然后将流体的质量除以密度。换算成体积值，同仪表的体积示值(累计脉冲数)进行比较，校准流量计。3.标推流量计对比法

该法是将被校流量计和标准流量计串联在流过试验的管道上．通过比较两者的测量值求出误差。标准流量计的精度必须比被校流