Что такое способ измерения расхода топлива

Как узнать расход топлива автомобиля — нормативный и практический метод

Топливо — первая статья расходов при владении транспортным средством. Расчет стоимости горючего — это не признак жадности. На самом деле, владение такой информацией позволяет формировать и распределять бюджет. Кроме того, расход топлива может сообщать о состоянии транспортного средства. Если все время он находился на одном уровне, а потом резко поднялся, значит можно искать поломку. Поэтому расчет стоимости горючего — актуальный вопрос, особенно сейчас, когда цены на него постоянно повышаются.

Самый простой метод узнать расход топлива — изучить технические особенности автомобиля

Величину расхода топлива почти всегда указывает производитель еще перед выпуском модели на рынок. Однако, стоит понимать, что данный показатель выводится при эксплуатации автомобиля почти в идеальных условиях. В реальной жизни он будет немного выше. Такое явление побудило автовладельцев использовать собственный способ подсчета расхода. Наиболее дорогой вариант — использовать спутниковую систему. В бак автомобиля встраиваются датчики и подключаются к спутнику. При необходимости можно просмотреть полную картину расхода. Погрешность таких приборов, как правило, не превышает 1.5%. Но обычные автомобилисты используют данную систему очень редко, так как для установки требуется крупная сумма. Существуют более простые способы расчета.

Нормативный метод. Самый простой метод узнать расход топлива — изучить технические особенности автомобиля. В таблице должен указываться нормативный расход при разных условиях эксплуатации. Кроме того, узнать расход на 100 км можно при помощи сайта Министерства транспорта, где указана информация о расходе в зависимости от марки и модели. Нужно найти в таблице свой автомобиль и посмотреть нормированный показатель. Однако, полученные таким способом данные будут все равно приближены к тем, которые указывает производитель.

Практический метод. Есть и еще один способ, который поможет подсчитать расход топлива у автомобиля без посторонней помощи. Следует приехать на АЗС и полностью заправить бак, отметив пробег. Когда горючее полностью израсходуется, следует снова заправить бак полностью и зафиксировать пробеги. По результату получится 2 базовых показателя — объем потраченного топлива и пройденное за этот период расстояние. Дальше нужно использовать простую формулу. Расход топлива = объем топлива/расстояние * 100. К примеру, объем бака равен 40 литрам, а расстояние, которое автомобиль проехал между АЗС — 500 км. Получается, что расход = 40/500 * 100 = 8 литров. Можно воспользоваться еще одним методом — залить 10 литров в бак и проехать 10 км по разной дороге. После этого следует проверить, сколько горючего осталось в баке. Если на поездку затратилось 700 мл, то расход на 100 км будет в 10 раз больше — 0.7*10=7 литров.

Получить 100% показатель не получится никогда, но и примерное число играет большую роль

Погрешности. Заметим, что во всех указанных выше способах применимо такое понятие как погрешность. Получить 100% показатель не получится никогда, но и примерное число играет большую роль. Дело в том, что при движении по трассе и по проселочной дороге расход топлива у одного автомобиля может быть разным. Кроме того, он зависит от манеры вождения и даже погодных условий.

Итог. Узнать расход топлива автомобиля можно из инструкции производителя. Однако, рассчитать более точные данные можно практическим методом самостоятельно.

Источник

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА

Рассмотрим следующие методы измерения расхода топлива: объемный, гидродинамический (переменного перепада давлений), метод постоянного перепада давлений, центробежный, турбин­ный, тепловой, ультразвуковой, электромагнитный (индукци­онный).

1. Объемный метод [16]

Метод основан на пропускании через трубопровод контроли­руемого потока жидкости порциями определенного объема. В ка­честве датчика объемного расходомера используются обратимые

жидкостные насосы — дисковые, чашечные, лопастные, зубчатые, винтовые и др. (рис. 9.3). Измерение расхода сводится к изме­рению числа порций, проходящих в единицу времени.

Достоинство объемного метода заключается в том, что вяз­кость жидкости не влияет на работу датчика; недостатком мето­да является возможность закупоривания магистрали при закли­нивании датчика.

2. Гидродинамический метод [10], [11]

Метод основан на зависимости перепада давлений, возника­ющего на дросселирующем элементе, установленном в трубопро­воде, от расхода топлива. В качестве дросселирующего элемента используются трубка Вентури или диафрагма (рис. 9.4, а, б). Зависящий от расхода топлива перепад давлений может быть получен также с помощью трубки полного давления p₁ и прием­ника статического давле­ния р₂ (см. рис. 9.4,в).

Объемный расход топ­лива связан с перепадом

перепадо давлений зависимостью

,

где — коэффициент рас­хода, зависящий от типа и разме­ров дросселя, вяз­кости жидкости и условий истече­ния (от числа Рейнольдса);

F — сечение трубопро­вода;

Q — плотность жидкости,

Измерение перепада давлений p₁ — р₂ осуществляется с по­мощью дифференциального манометра.

Недостатком расходомеров дроссельного типа является квад­ратичная зависимость перепада давлений от расхода топлива. Гидродинамический метод измерения расхода топлива может быть реализован также с помощью расходомера пружинного ти­па (см. рис. 9.4, г), который отличается от предыдущих тем, что гидродинамическая сила, действующая на поворотную заслонку, уравновешивается силой упругости пружины при ее деформации. Профилируя трубу на участке, где перемещается подвижная часть, можно получить линейную зависимость перемещения за­слонки от расхода. Для получения электрического сигнала за­слонка должна быть связана с преобразователем перемещений (потенциометрическим, индуктивным или др.). В целях пожаробезопасности преобразователь выносят за пределы топливной ма­гистрали; при этом перемещение заслонки передается через гер­метичную стенку, что осуществляется с помощью магнитной муфты.

3. Метод постоянного перепада давлений [10], [11]

Метод основан на уравновешивании веса подвижной части расходомера гидродинамическим давлением, оказываемым на эту систему потоком жидкости.

В зависимости от конструкции подвижной части, построенные по этому методу расходомеры делятся на ротаметрические, порш­невые, дисковые (рис. 9.5).

При перемещении подвиж­ной части кверху увеличивает­ся проходное сечение трубы; с увеличением расхода жидко­сти подвижная часть переме­щается вверх на такую вели­чину, при которой действующая на нее подъемная сила будет равна ее весу. Мерой расхода

служит величина перемещения подвижной части. Недостатком метода, препятствующим его применению на летательных аппа­ратах, является влияние ускорений на подвижную часть расхо­домера.

4. Центробежный метод [16]

Метод основан на зависимости от расхода жидкости центро­бежной силы, возникающей при течении жидкости по криволи­нейной траектории. Построенный по этому методу расходомер состоит из согнутой по кольцу трубы, к которой подключен диф­ференциальный манометр (рис. 9.6).

Связь между объемным расходом q и перепадом давлений p₁ — р₂ выражается формулой

,

где А — постоянный коэффициент;

R — радиус кольца по средней линии;

r — внутренний радиус сечения трубы;

q — плотность жидкости.

5. Турбинный метод [8], [20]

Метод основан на зависимости скорости вращения располо­женной в трубопроводе ненагруженной аксиальной или танген­циальной крыльчатки (турбины) от расхода жидкости (рис. 9.7).

Достоинством метода является пропорциональная зависи­мость скорости вращения крыльчатки от расхода жидкости. Ме­рой мгновенного расхода служит скорость вращения, а мерой суммарного расхода за некоторый интервал времени — общее число оборотов, которое совершит крыльчатка за это время.

Турбинные расходомеры рассматриваются в § 9.6.

6. Тепловой метод [8]

Метод основан на зависимости теплоты, теряемой нагретым телом, от скорости потока жидкости, обтекающей это тело. Чув­ствительным элементом расходомера служит нагреваемый электрическим током проводник, температура которого зависит от скорости потока. Измерение температуры можно осуществить по одной из двух схем, представленных на рис. 9.8.

В первом варианте (см. рис. 9.8, а) чувствительный элемент выполняется в виде нити, изготов­ленной из материала с малым тем­пературным коэффициентом элект­рического сопротивления. По нити пропускания постоянный ток i₀, на­гревающий ее до некоторой темпе­ратуры, зависящий от скорости по­тока V. Для измерения температуры к нити приварены электроды термо­пары.

Во втором варианте (см. рис. 9.8, б) токопроводящая нить изго­товлена из материала с большим температурным коэффициентом , что позволяет судить о температуре нити по величине ее сопротивления r или по падению напряжения, со­здаваемого током i₀ на сопротивле­нии R.

7. Ультразвуковой метод [16]

Метод основан на том, что скорость ультразвуковых колеба­ний, распространяющихся в потоке жидкости, относительно тру­бопровода равна векторной сумме скорости ультразвука относи­тельно среды и скорости среды относительно трубопровода.

Измерение скорости потока может быть осуществлено путем измерения разности времен распространения ультразвуковых ко­лебаний по потоку и против него с помощью двух пьезоэлементов, расположенных один за другим в потоке жидкости и являющих­ся одновременно излучателями и приемниками ультразвука.

Если расстояние между элементами равно l, то время про­хождения звука от одного элемента к другому против потока и по потоку соответственно равно

и ,

где а — скорость распространения звука в жидкости;

V — скорость потока. Разность времени

Если в >>V, то разность времени пропорциональна V:

.

Измерение разности может осуществляться различными способами: непосредственным измерением времени распростране­ния ультразвука; измерением сдвига фаз между колебаниями, направленными по потоку и против него; измерением разности частот повторения коротких импульсов, направляемых по потоку и против него, причем каждый последующий импульс возбуж­дается предыдущим, пришедшим на приемник ультразвука, и т. д,

8. Электромагнитный (индукционный) метод [15]

Метод основан на наведении в электропроводящей жидкости электродвижущей силы при течении жидкости по трубе, пересе­каемой внешним магнитным полем (рис. 9.9).

Величина разности потенциалов между электродами, установ­ленными в стенках трубопровода по линии, перпендикулярной на­правлению потока жидкости и магнитному потоку, пропорцио­нальна расходу q:

где А — постоянный коэффициент;

b — расстояние между элек­тродами.

Для исключения поляризации используется переменное магнит­ное поле, создаваемое электро­магнитом, расположенным вне трубы, отрезок которой, находя­щийся под полюсами магнита, должен быть немагнитным итоконепроводящим. Электроды выполняются из нержавеющей стали, платины, тантала, титана и специальных сплавов.

При наличии переменного магнитного поля, изменяющегося с частотой f, снимаемое напряжение будет синусоидальным; его мгновенное значение

u=AB_mbq sin2 ft.

Компенсация паразитной э. д. с, возникающей при возбужде­нии системы переменным током, осуществляется по схеме, приве­денной на рис. 9.9. Достоинством индукционных расходомеров является малая инерционность и отсутствие гидравлических по­терь. Эти расходомеры применимы для измерения расходов электропроводящих жидкостей, обладающих проводимостью не менее 10 -5 -^-10 -6 ом -1 см -1 .

Наибольшее распространение на летательных аппаратах по­лучили турбинные расходомеры, которые рассматриваются более подробно в § 9.6.

Источник