ONO SOKKI FP-5144容積式流量傳感器：原理、特性及其在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用

摘要：
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)從穩(wěn)態(tài)工況向瞬態(tài)工況的轉(zhuǎn)變，對(duì)燃油流量測(cè)量的精度和響應(yīng)速度提出了更高要求。ONO SOKKI（小野測(cè)器）推出的FP-5144容積式流量傳感器，作為FP-5000系列中流量型的代表產(chǎn)品，憑借其高分辨率脈沖輸出、寬量程比以及對(duì)多種燃油的適應(yīng)性，已成為發(fā)動(dòng)機(jī)性能開發(fā)與排放測(cè)試領(lǐng)域的關(guān)鍵 instrumentation。本文基技術(shù)資料，對(duì)FP-5144的工作原理、核心技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用注意事項(xiàng)進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：容積式流量傳感器；FP-5144；發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試；瞬態(tài)流量測(cè)量；小野測(cè)器

1. 引言

在汽車工業(yè)致力于提高熱效率、降低排放的背景下，發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)驗(yàn)證已從單純的穩(wěn)態(tài)油耗測(cè)試，轉(zhuǎn)向包含排放法規(guī)工況（如WLTC、RDE）在內(nèi)的復(fù)雜瞬態(tài)測(cè)試。這種測(cè)試方法的演進(jìn)要求燃油流量測(cè)量設(shè)備不僅要在寬流量范圍內(nèi)保持高的累計(jì)精度，還必須具備捕捉毫秒級(jí)流量變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。ONO SOKKI作為在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試領(lǐng)域深耕多年的儀器廠商，其FP-5000系列容積式流量傳感器正是為了滿足這一嚴(yán)苛需求而設(shè)計(jì)。其中，型號(hào)FP-5144作為中流量系列的高規(guī)格版本，在市場(chǎng)上獲得了廣泛認(rèn)可。

2. 產(chǎn)品定位與適用范圍

FP-5144隸屬于FP-5140系列，定位于中流量型容積式流量傳感器。該傳感器主要設(shè)計(jì)用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)開發(fā)中的液體燃油消耗，其適用的液體范圍廣泛，包括：

• 傳統(tǒng)化石燃料：汽油、柴油、煤油；

• 醇類燃料：乙醇、生物柴油等；

• 通用石油基液壓油。

特別值得注意的是，該系列已將應(yīng)對(duì)乙醇類燃油的耐腐蝕設(shè)計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)配置，這順應(yīng)了減少碳排放、推廣生物燃料的技術(shù)潮流。

3. 核心技術(shù)特點(diǎn)

3.1 高的脈沖分辨率

FP-5144顯著的技術(shù)突破在于其信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)的優(yōu)化。相比傳統(tǒng)的容積式流量傳感器，F(xiàn)P-5000系列將脈沖分辨率提升了20倍。對(duì)于FP-5144而言，這意味著能夠檢測(cè)到極其微小的流體容積變化，從而為瞬態(tài)油量的控制提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 寬量程與高精度

FP-5144在保證精度的前提下，實(shí)現(xiàn)了從0.3 L/h到600 L/h的寬廣測(cè)量范圍。這一特性使其能夠用一個(gè)傳感器覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速到全負(fù)荷（Wide-Open Throttle）的全工況燃油流量測(cè)量，簡(jiǎn)化了測(cè)試臺(tái)架的管路布置。在精度指標(biāo)上，F(xiàn)P-5144在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)達(dá)到了讀數(shù)值的±0.2% 的高精度水平，顯著優(yōu)于小流量系列（±0.5%）和大流量系列（±0.5%），能夠滿足對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性要求高的科研與型式試驗(yàn)。

3.3 低壓力損失設(shè)計(jì)

流體流經(jīng)傳感器時(shí)產(chǎn)生的壓力損失是影響測(cè)量真實(shí)性的重要因素。FP-5144在60 L/h（汽油）流量下的壓力損失僅為2 kPa以下。這種低壓力損失設(shè)計(jì)大限度地減小了傳感器對(duì)燃油供給系統(tǒng)的附加干擾，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際進(jìn)油壓力下的工作狀態(tài)接近真實(shí)情況。

4. 詳細(xì)規(guī)格參數(shù)

根據(jù)制造商發(fā)布的技術(shù)手冊(cè)，F(xiàn)P-5144的關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)匯如下：

注：數(shù)據(jù)綜合自O(shè)NO SOKKI資料 

5. 系統(tǒng)構(gòu)成與應(yīng)用

在實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)中，F(xiàn)P-5144通常不是獨(dú)立工作的。標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)構(gòu)成包括：

1. FP-5144流量傳感器：核心測(cè)量單元，將被測(cè)燃油的容積流量轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)。

2. EH-0830溫度/壓力檢測(cè)單元：選配模塊，用于實(shí)時(shí)測(cè)量燃油的溫度和壓力，以便進(jìn)行質(zhì)量流量換算和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

3. EH-1130濾清器：附屬品，安裝在傳感器的上游，用于過濾燃油中的雜質(zhì)，保護(hù)精密的測(cè)量轉(zhuǎn)子。

4. 數(shù)字式流量指示儀：如FM-3100、FM-2500A等，用于接收脈沖信號(hào)，進(jìn)行流量累積、顯示和數(shù)據(jù)處理。

5. 安裝夾具：如EH-074系列固定夾具，用于將傳感器、濾清器和溫度壓力模塊集成安裝，節(jié)省空間且穩(wěn)固。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：
制造商在手冊(cè)中提示，在以下使用條件下，瞬時(shí)流量值可能會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，需要用戶在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)予以規(guī)避：

• 傳感器的輸入端壓力小于其內(nèi)部壓力損失時(shí)。

• 傳感器的輸出端為直接大氣開放狀態(tài)使用時(shí)。

6. 結(jié)論

ONO SOKKI FP-5144容積式流量傳感器代表了現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試用流量計(jì)的發(fā)展方向。它通過高分辨率信號(hào)發(fā)生技術(shù)，解決了寬范圍內(nèi)瞬態(tài)流量測(cè)量的難題。其±0.2%的高精度、0.3~600 L/h的寬量程以及對(duì)生物燃料的兼容性，使其成為汽車、摩托車及通用內(nèi)燃機(jī)研發(fā)與測(cè)試領(lǐng)域的重要工具。作為小野測(cè)器在市場(chǎng)上的型號(hào)，F(xiàn)P-5144的技術(shù)方案和性能指標(biāo)，為相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員提供了一個(gè)可靠的燃油測(cè)量解決方案。