Диагностика строительных машин / Датчики средств диагностирования строительных машин / Глава 4.12
Датчики для измерения расхода жидкости и газов
Одним из основных параметров оценки технического состояния двигателя является расход топлива. Для измерения расхода топлива применяют различные по принципу действия расходомеры: индукционные, тепловые, ультразвуковые, электромагнитные, ионизационные, дросселирующие, тахометрические, поршневые и др.
Сложность измерения расхода топлива двигателя внутреннего сгорания при помощи датчиков с электрическим выходом состоит в следующем: имеет место значительный диапазон измеряемых расходов у серийно выпускаемых двигателей 2...70 лч; внутреннее сопротивление расходомера измеряемому потоку (перепад давления до него и после) должно быть минимальным, иначе это вызывает изменение процесса топливоподачи двигателя; поток топлива имеет неустановившийся во времени характер.
Наибольшее распространение получили тахометрические датчики расхода с индукционными и фотоэлектрическими преобразователями. Принцип их действия основан на измерении скорости потока жидкости при помощи установленной на ее пути сбалансированной и вращающейся в подшипниках легкой гидрометрической крыльчатки (турбинки), обороты которой преобразуются с помощью индукционного или фотоэлектрического устройства в электрический сигнал, частота которого пропорциональна измеряемому расходу.
При диагностировании двигателя можно применить следующие датчики расхода топлива, приведенные.
Измерение расхода картерных газов для оценки состояния цилиндропоршневой группы и клапанов газораспределения можно производить с помощью датчиков расхода газов КИ-13671.
Наибольшее распространение нашли ротаметрические датчики расхода топлива КИ-12371 (для дизельных двигателей) и тахо-метрический датчик расхода топлива карбюраторных двигателей.
Датчик расхода топлива КИ-12371 состоит из двух ротаметрических датчиков с верхними пределами 0,025 м3ч (условный проход 6 мм) и 0,063 м3ч (условный проход 10 мм); электронного блока преобразования; стрелочного индикатора (используемого в качестве автономного прибора); соединительных шлангов и присоединительных штуцеров.
В качестве датчиков расхода использованы ротаметры электрические общепромышленные типа РЭ ГОСТ 13045-81, выпускаемые серийно. Принцип действия преобразователя вследствие этого называется ротаметрическим, т. е. основан на постоянном перепаде давления, которое создается в конусной трубке 3 потоком жидкости и уравновешивается перемещением тарельчатого поплавка 4, задающего постоянную подъемную силу. Расход жидкости задает перемещение поплавка, которое, в свою очередь, преобразуется в электрический сигнал с помощью дифференциально-трансформаторного преобразователя. Преобразователь конструктивно объединен с конусной трубкой и поплавком в один корпус 19 и входит в состав ротаметра, выходным сигналом которого является комплексная взаимная индуктивность.
Далее этот сигнал электронным блоком преобразуется в сигнал длительности импульса (КИ-12371) или постоянного тока 0-100 мкА (для варианта автономного прибора). Электронный блок обеспечивает линейную характеристику преобразователя.
Для сглаживания имеющихся в системе топливоподачи пульсаций топлива в приборе установлен электрический фильтр с постоянной времени 2 с, включаемый при измерении среднего значения расхода.
Градуировочную характеристику датчика получают «сквозным» способом (совместно датчик и электронный блок преобразования) путем проливки дизельного топлива через его ротаметры с одновременным измерением расхода эталонным методом (например, весовым). Такая «сквозная» градуировочная характеристика позволяет избежать пересчета заводской градуировочной характеристики ротаметра, построенной для воды, на дизельное топливо и тем повышает точность измерения топлива.
Датчик подключается в топливную магистраль двигателя между фильтром грубой очистки топлива и входом подкачивающей помпы. Ротаметрический датчик, имея соединительные шланги длиной по 2,5 м, устанавливается вне двигателя. Он устойчив к воздействию вибрации до 25 Гц с амплитудой до 0,1 мм без нарушения работоспособности и метрологических параметров.
Тахометрический датчик расхода топлива предназначен для измерения малых расходов топлива при диагностировании технического состояния автомобильных карбюраторных двигателей.
Датчик расхода топлива тахометрического типа с вращающейся турбиной и фотоэлектрическим преобразователем скорости вращения турбины, помещенной в поток прозрачной жидкости, в электрический сигнал.
При турбулентном движении среды скорость вращения связана с объемным расходом линейной зависимостью. Действие датчика основано на преобразовании расхода топлива в скорость вращения крыльчатки турбины , установленной на опорах 2. Крыльчатка при своем вращении прерывает поток света, падающий от осветителя 3 на фотодиод 4, преобразуя тем самым скорость вращения в частоту электрических импульсов, пропорциональную скорости.
Для проведения измерений по определению расхода топлива в карбюраторном двигателе датчик подключается к системе питания двигателя между бензиновым насосом и карбюратором (вместо топливопровода). Выходной сигнал датчика в виде электрических импульсов после соответствующих преобразований подается на стрелочный индикатор, фиксирующий средний ток, пропорциональный частоте импульсов и, соответственно, расходу топлива.
Датчик расхода газов КИ-13671 предназначен для контроля состояния цилиндропоршневой группы двигателей по величине газов, прорывающихся в картер двигателя. Общий вид КИ-13671 приведен.
Датчик расхода газов состоит из следующих составных частей: корпуса I, сигнализатора 2, пробок 3, крышки 4, кронштейна 5, потенциометра 6.
Корпус выполнен в виде Г-образной трубки с тремя отверстиями сверху для присоединения сигнализатора и двух пробок. Внизу имеется отверстие для присоединения переходников для различных типов двигателей.
Корпус сигнализатора выполнен из прозрачного материала - органического стекла. В сигнализатор входят детали: колпачок, корпус, поршень, сетка, гайка. Поршень изготовлен из эбонита, посередине которого имеется риска шириной 1 мм по окружности и окрашенная черной краской. Две пробки, находящиеся сверху индикатора, предназначены для перекрытия отверстий индикатора и состоят из деталей: корпуса, колпачка, винта. Вращающаяся крышка выполнена в виде цилиндра со ступицей и с несимметричным отверстием на дне в виде сектора шириной 4 мм. На крышке имеется шкала с двухмиллиметровыми делениями. Крышка прижимается к корпусу с помощью пружины. Кронштейн 5 предназначен для крепления потенциометра 6 и удержания его от проворачивания. Потенциометр ПТП-21 имеет цилиндрическую форму и крепится к крышке. Переходник изготовлен из стали и предназначен для крепления индикатора к горловине трактора.