金晨，鄧炳林，劉新輝

（湛江德利化油器有限公司，廣東湛江 524043）

0 前言

化油器綜合流量試驗臺是一套模擬的實驗分析系統(tǒng)，是模擬化油器在整車上的工作狀態(tài)對化油器流量特性進行檢測，如空氣流量Ga和燃油流量Gf，得出Ga與Gf的比值即空燃比A/F，可以根據(jù)發(fā)動機工作點要求設(shè)定化油器的測試點，測試化油器的空燃比摸擬曲線。影響化油器的空燃比的因素有很多，這些因素對化油器的開發(fā)設(shè)計顯得至關(guān)重要，而研究影響空燃比因素的主要手段就是靠綜合流量試驗臺，目前化油器生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量管理和評價的主要手段就是靠綜合流量試驗臺。綜合流量試驗臺根據(jù)測試精度要求不同，可以分為研發(fā)用綜合流量試驗臺與下線檢測型綜合流量試驗臺，二者工作原理都一樣，只是測量精度有差異。

1 測試原理

綜合流量試驗臺的測試是在給定的真空度的前提下，根據(jù)整車上的空氣流量Ga，測試出化油器各工況點的燃油流量Gf，空氣流量Ga與燃油流量Gf之比值即為空燃比A/F。

1.1 空氣流量的測試

空氣流量的測試是氣體通過不同大小的音速噴嘴的質(zhì)量計量得出的實際流量。其原理是音速噴嘴除喉部條件可通過熱力學(xué)原理公式計算得到外，僅需測量噴嘴前的氣體的滯止壓力和滯止溫度即可計算出通過噴嘴的實際氣體的流量。

（1）空氣流量的計算公式:

式中:qm為流經(jīng)噴嘴的質(zhì)量流量;

K為噴嘴的K系數(shù);

H為濕度修正系數(shù);

p為噴嘴前的氣體的滯止壓力;

T為噴嘴前的氣體的滯止溫度。

K、H預(yù)先置入計算機的軟件數(shù)學(xué)模型中，p、T通過測量及計算機自動采樣后，計算出空氣流量。

（2）臨界壓力比:

對于空氣r=0.528。

（3）背壓比與流量的關(guān)系曲線

背壓比

p2/p1≤0.75

從以上可以看出，滿足臨界壓力比的條件下，噴嘴流量與噴嘴后壓無關(guān)，流量的大小與噴嘴前滯止壓力、噴嘴前滯止溫度等有關(guān)。在測試臺的實際應(yīng)用中，通過若干只音速噴嘴的不同組合來實現(xiàn)空氣流量的測量［1］。

1.2 燃油流量的測量

燃油流量測量主要是通過流量計來完成，如圖3所示，流量計根據(jù)測量原理不一樣可以分為活塞式流量計、容積式流量計、質(zhì)量式流量計等。由于質(zhì)量式流量計測量精度高，下面就簡要介紹質(zhì)量式流量計工作原理。

質(zhì)量式流量計工作原理:流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動時會對管壁產(chǎn)生一個力，它是科里奧利在1832年研究水輪機時發(fā)現(xiàn)的，簡稱科氏力。質(zhì)量式流量計以科氏力為基礎(chǔ)，在傳感器內(nèi)部有兩根平行的T型振管，中部裝有驅(qū)動線圈，兩端裝有拾振線圈，變送器提供的激勵電壓加到驅(qū)動線圈上時，振動管作往復(fù)周期振動。工業(yè)過程的流體介質(zhì)流經(jīng)傳感器的振動管，就會在振管上產(chǎn)生科氏力效應(yīng)使兩根振管扭轉(zhuǎn)振動，安裝在振管兩端的拾振線圈將產(chǎn)生相位不同的兩組信號，這兩個信號差與流經(jīng)傳感器的流體質(zhì)量流量成比例關(guān)系。計算機解算出流經(jīng)振管的質(zhì)量流量。不同的介質(zhì)流經(jīng)傳感器時，振管的主振頻率不同，據(jù)此解算出介質(zhì)密度。安裝在傳感器振管上的鉑電阻可間接測量介質(zhì)的溫度［2］。

1.3 空燃比A/F的計算

根據(jù)以上原理測得化油器各工況點的空氣流量Ga和燃油流量Gf，將空氣流量Ga和燃油流量Gf之比即為空燃比A/F。

2 綜合流量試驗臺構(gòu)成

綜合流量試驗臺主要由五大部分構(gòu)成，下面將作介紹。

2.1 空氣流量計量部分

它主要由音速噴嘴、滯止腔、控制噴嘴開閉的氣缸、管路和絕壓變送器、溫度傳感器、負壓變送器等構(gòu)成。

2.2 燃油計量部分

測試臺的燃油供給、燃油回收和燃油計量是由中繼油箱、回收油箱、氣動球閥、流量計、油調(diào)壓閥、過濾器、壓力變送器和管路等構(gòu)成。

2.3 電氣控制部分

主要由PLC、電磁閥、直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)、控制按鈕等組成。測試臺邏輯控制、輔助功能控制、報警功能控制等均由此部分完成。

2.4 計算機系統(tǒng)部分

它主要由嵌入式計算機組成。與一次檢測元件一起完成測試臺的數(shù)據(jù)的采集、運算、處理、輸出和顯示及測試臺測試全過程的管理。

2.5 夾具組

該部分的主要作用是完成化油器的裝夾。

3 綜合流量臺的工作原理

3.1 綜合流量臺測試系統(tǒng)簡介

圖4為化油器綜合流量試驗臺的工作示意圖。噴嘴的開閉是靠AI的雙位三通電磁閥控制的，根據(jù)所要求的空氣流量值，電磁閥、氣缸的動作，使相應(yīng)的噴嘴開啟或關(guān)閉。在開始工作前，先接通電源和氣源，此時閥M、P、K、Q、W處于斷路狀態(tài)，閥N、L處于通路，燃油經(jīng)泵供給油耗儀，然后按以下工作次序進行工作:

試驗臺設(shè)一回油箱和一油氣分離箱。在開始試驗時，閥L打開，M關(guān)閉，此時回油箱與噴嘴箱為連通體。在化油器工況穩(wěn)定下來時，噴嘴箱與回油箱內(nèi)真空度一致，燃油因重力作用有70%左右沉積在噴嘴箱中。當(dāng)化油器工況改變時，例如真空度降低時，由于噴嘴箱與回油箱之間的連接管內(nèi)徑較小，故回油箱內(nèi)真空度仍較高，此時噴嘴箱內(nèi)的燃油被吸入回油箱中。一般情況下，當(dāng)改變化油器工況或更換化油器時，燃油都能回收到回油箱中。油氣分離箱可回收混合在空氣中30%的燃油。油氣分離箱中的燃油可用泵抽出后繼續(xù)使用。

4 綜合流量試驗臺的試驗內(nèi)容

4.1 常規(guī)F/S試驗

在綜合流量試驗臺上，調(diào)節(jié)節(jié)氣門 （柱塞）開度和噴嘴，使進氣空氣流量和進氣管真空度達到所測產(chǎn)品IDLE～WOT點的參數(shù)，測量A/F等數(shù)據(jù)。

實例:通用機化油器常規(guī)F/S試驗，如表1所示。

表1 通用機化油器常規(guī)F/S試驗數(shù)據(jù)

4.2 怠速點的PB特性

在綜合流量實驗臺上，首先調(diào)節(jié)節(jié)氣門 （柱塞）開度和噴嘴，使進氣空氣流量和進氣管真空度達到所測產(chǎn)品IDLE的參數(shù)，測量A/F等數(shù)據(jù)。之后保持節(jié)氣門 （柱塞）開度不變，依次遞減進氣管真空度值，每隔20 mmHg測量一次A/F數(shù)據(jù)，直至燃油流量為零結(jié)束測量。

4.3 阻風(fēng)門全閉度

試驗在無油狀態(tài)下進行，試驗前將所測產(chǎn)品上一切有可能導(dǎo)致額外進氣的孔堵塞。試驗時節(jié)氣門 （柱塞）全開，阻風(fēng)門關(guān)閉，并用手按住阻風(fēng)門，調(diào)整噴嘴使進氣管真空度達到所測產(chǎn)品的參數(shù)，測量空氣流量。

4.4 傾斜試驗

在可傾斜的綜合流量試驗臺上進行，將所測產(chǎn)品置于傾斜的試驗臺上，然后再按指定方向與角度傾斜，測量A/F等數(shù)據(jù)，并觀察有無燃油溢出。共進行前、后、左、右4個方向的傾斜試驗。測量角度在規(guī)定范圍內(nèi)間隔1°～5°內(nèi)選擇。

4.5 怠速可調(diào)性

在綜合流量試驗臺上，首先將怠速調(diào)節(jié)螺釘擰到底，調(diào)節(jié)節(jié)氣門 （柱塞）開度和噴嘴，使空氣流量和真空度達到IDLE的規(guī)定值，之后怠速調(diào)節(jié)螺釘每退出1/4圈，重新調(diào)整開度和噴嘴，然后測量A/F數(shù)值。

4.6 無油怠速

該試驗在無油狀態(tài)下進行，所測產(chǎn)品不作任何調(diào)整，僅調(diào)整噴嘴，使進氣管真空度達到所測產(chǎn)品的要求，測量空氣流量等數(shù)據(jù)。

4.7 化油器ACV閥試驗

把化油器的試驗點調(diào)整到怠速工況，打開噴嘴開關(guān)、讀取真空度表數(shù)值，此時真空表顯示的真空度值也就是作用在ACV閥上的真空度。真空度的調(diào)整從小→大進行，從350 mmHg開始，每10 mmHg負壓記錄一次空燃比［3］。

5 結(jié)束語

筆者所在企業(yè)為應(yīng)對摩托車化油器的發(fā)展變化，在綜合流量試驗臺的應(yīng)用方面已不僅是對化油器的各項試驗，在電控化油器、電噴等方面也會去做相關(guān)的一些試驗，例如電控化油器電磁閥的流量特性測試，電噴節(jié)流閥體相關(guān)的綜合流量測試等等。

【1】徐灝.機械設(shè)計手冊（第4卷）［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1991.

【2】王召兵，倪成茂.小型通用汽油機美國EPA排放法規(guī)介紹［J］.小型內(nèi)燃機與摩托車，2007（6）:78－80.

【3】田晶，劉勝吉，王建，卞明.通用小型汽油機油氣混合的兩相流動與排放研究［J］.小型內(nèi)燃機與摩托車，2009（6）:1－3.