Obraz 4

Przepływomierze Zasady pomiarów

95

Podczas gdy w technice pomiarowej obowiązują proste i o stałej średnicy odcinki przed i za miejscem pomiaru wydatku (dla zagwarantowania kątowosymetrycznego profilu prędkości), takiego wymagania w odniesieniu do układu dolotowego na ogół nie da się spełnić z uwagi na ciasne upakowanie przedziału silnika. Gdy w przewodzie dolotowym występuje silna asymetria przepływu, przepływomierz w zasadzie musi być kalibrowany w warunkach rzeczywistej zabudowy w silniku.

„Prędkościomierze ciśnieniowe” (na zasadzie rurki spiętrzającej Pitota), których funkcja będzie dokładniej wyjaśniona w następnym rozdziale, reagują na spadek ciśnienia A p na celowo wbudowanym przewężeniu przekroju przewodu prowadzącego przepływ (przysłonie) i mierzą wartość charakterystyczną przepływu, która odpowiada średniej geometrycznej z wydatku objętościowego i masowego:

Q = const Vp v = const V(2_v * Q_M

Tu jednak zbyt duża strata ciśnienia na przepływomierzu jest niekorzystna (przede wszystkim przy pełnym obciążeniu silnika) i nie powinna przekraczać wartości 2...3 lcPa.

Zasady pomiarów

Spośród niemal niezliczonych odmian przepływomierzy, do pomiarów przepływu powietrza w samochodach zdobyły sobie uznanie przede wszystkim te prędkościomierze ciśnieniowe (spiętrzające), które mają jeszcze ruchome mechaniczne części i zasadniczo potrzebują korekcji związanej ze zmianami gęstości medium.

Trendem rozwojowym jest jednak coraz szersze stosowanie prawdziwych przepływomierzy masowych, opartych na zasadzie termicznej (anemometry oporowe elektryczne zwane termoanemometrami drutowymi), które mogą mierzyć szybkie zmiany przepływu bez udziału ruchomych części mechanicznych.

Zmienne przesłony (kryzy pomiarowe)

Spadek ciśnienia medium na stałej nieruchomej przesłonie (kryzie) określają dwa prawa.

Równanie ciągłości strugi (zachowania masy):

p, v_lA_l = p.,v^A, = const

oraz równanie Bernoulliego (zachowania energii):

Pj + 1 PT i² = p₂ + 1/2 p₂ v₂² = const

Prawa te odniesiono do dwu przekrojów pomiarowych A_x i A^ (rys. 3).

Przyjmując gęstość medium za stałą p_x = p₀ = = p można wyznaczyć spadek ciśnienia

^{Ap = Q}'^,2pi~k~~A⁾

Spadek ten można mierzyć za pomocą różnicowego czujnika ciśnienia bezpośrednio, albo też na kryzie pomiarowej poprzez pomiar wywołanej nim siły (rys. 3).

Stałe przesłony ze względu na kwadratową zależność funkcji od prędkości przepływu, pozwalają na pomiary wartości mierzonej o zakresie zmienności 1:10. Przy większej rozpiętości zakresu ciśnień trzeba zastosować więcej przesłon albo też wstawiać takie, które się automatycznie dopasowują do zakresu pomiarowego, w których pod działaniem ciśnienia spiętrzania uzyskuje się większy przekrój przepływu A_r Przy takich ruchomych kryzach uzyskuje się pokrycie pożądanego zakresu zmienności 1:100.

Kryza i kształt nieprzesłoniętego przekroju mogą być tak dobrane (przy przeważnie sta-

Rysunek 3

a - przesłona pierścieniowa b - przesłona tarczowa (tarcza spiętrzająca - kryza pomiarowa)

1 - przesłona A_s - przekrój przesłonięty A_{1 ?} przekroje pomiarowe p₁₂ - ciśnienia pomiarowe

Ap - spadek ciśnienia na zwężce °lm " wydatek masowy powietrza