УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01F9/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода топлива дизельным двигателем внутреннего сгорания при диагностировании в процессе эксплуатации.

Известно устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания [1] содержащее датчик, установленный в топливную магистраль, и электронный блок. Датчик выполняет функции преобразователя скорости потока, величина которой пропорциональна расходу топлива, в электрический сигнал и представляет собой ротаметр с индуктивным преобразователем перемещении поплавка. Когда нет расхода топлива, поплавок под действием силы тяжести находится в крайнем нижнем положении. При работе двигателя под действием потока топлива поплавок поднимается вверх, причем высота его подъема пропорциональна скорости потока. Расход топлива определяют по измеренному регистрирующим прибором в процессе разгона двигателя максимальному значению скорости потока.

Известное устройство обладает недостаточной точностью, поскольку датчик устанавливают в топливную магистраль низкого давления после топливоподкачивающего насоса (ТННД), который подает топливо импульсами значительной амплитуды и скважности. Кроме того, фильтр тонкой очистки (ФТО) создает значительное сопротивление потоку топлива. Вследствие этого расходуемое из головки топливного насоса высокого давления (ТНВД) топливо при разгоне двигателя восполняется с большим запаздыванием, и максимальное значение скорости потока наблюдается после того, как переходный процесс разгона двигателя закончился.

Известно также устройство [2] для определения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, являющееся прототипом заявленного изобретения. Устройство содержит расходный бак, вентиль и датчик скорости потока с регистрирующим прибором, установленный в трубопровод между расходным баком и ТНВД двигателя внутреннего сгорания. Измерение расхода топлива осуществляется следующим образом: между ФТО и входом в ТНВД включают расходный бак с вентилем на входе и датчик скорости потока. При заполненном расходном баке закрывают вентиль. Питание ТНВД при этом осуществляется топливом из расходного бака под давлением, равным давлению, развиваемому ТННД. Осуществляют свободный разгон двигателя. По измеренному в процессе разгона максимальному значению скорости потока топлива судят о расходе топлива двигателем.

Недостатком устройства-прототипа является его низкая надежность и требование высокой точности изготовления деталей датчика скорости потока. Низкая надежность устройства в целом обусловлена конструктивной и технологической сложностью изготовления датчика скорости потока для малых расходов (порядка нескольких десятков литров в час). Так, при использовании в качестве датчика скорости потока турбинного преобразователя, например ТПР-1, требуется высокая технологическая дисциплина при изготовлении, а также использование специальных материалов. Точная регистрация мгновенных малых расходов затруднена вследствие инерционности крыльчатки и нестабильности сил трения. Использование же в данном устройстве расходомера бесконтактного типа (например, основанного на явлении ядерно-магнитного резонанса) невозможно, поскольку промышленные образцы этих приборов рассчитаны на расход от 60 и более л/час, что в несколько раз превышает расход топлива автотракторного двигателя.

Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в повышении надежности и упрощении конструкции устройства за счет исключения датчика скорости потока.

Указанный результат достигается тем, что в устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее герметичный расходный бак, трубопровод, запорный вентиль, установленный на входе расходного бака, и регистрирующий прибор, введены емкостный датчик уровня топлива, установленный в расходном баке, и дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, в выход к регистрирующему прибору.

Датчик уровня топлива выполнен в виде конденсатора, образованного токопроводящими пластинами, установленными в расходном баке.

Такой датчик не имеет движущихся частей и прост в изготовлении. Кроме того, по этому датчику можно осуществлять контроль за наполнением расходного бака топливом.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически изображено заявляемое устройство, включенное в топливную аппаратуру двигателя; на фиг.2 конструктивное выполнение датчика уровня топлива в расходном баке.

Устройство (фиг.1) содержит герметичный расходный бак 1, снабженный емкостным датчиком уровня 2, трубопровод 3, запорный вентиль 4, дифференциатор 5, регистрирующий прибор 6, включенные в топливную аппаратуру двигателя, состоящую из ТННД 7, фильтра тонкой очистки 8, ТНВД 9. ТННД 7 соединен с фильтром тонкой очистки 8, который через вентиль 4 подсоединен с расходному баку 1. Расходный бак 1 трубопроводом 3 соединен с ТНВД 9. Датчик уровня топлива 2 установлен в расходном баке 1 и соединен через дифференциатор 5 с регистрирующим прибором 6. Датчик уровня 2 топлива в баке 1 (фиг.2) состоит из токопроводящих пластин 10, между которыми расположены изолирующие шайбы 11. Токопроводящие пластины 10 через одну соединены между собой, образуя конденсатор, который включен в преобразователь "емкость-период колебаний" 12.

Дифференциатор и регистрирующий прибор могут быть выполнены на микропроцессорной схеме.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя открывают вентиль 4. Герметичный расходный бак 1 начинает заполняться топливом за счет превышения производительности топливоподкачивающего насоса 7 над расходом топлива двигателем. Находящийся в корпусе бака 1 воздух при этом вытесняется в верхнюю часть корпуса и сжимается. Когда расходный бак 1 заполнен топливом, что фиксируется по датчику уровня 2, закрывают вентиль 4, находящийся на входе расходного бака 1, отсоединяя тем самым штатную систему топливоподачи низкого давления двигателя. Питание ТНВД 9 при этом осуществляется топливом из расходного бака 1 под давлением сжатого в нем воздуха. У двигателя, работающего на минимальной устойчивой частоте вращения холостого хода, резко переводят рычаг управления топливоподачей в положение максимальной подачи.

Электрический сигнал с датчика уровня 2 поступает на вход дифференциатора 5. Сигнал с выхода дифференциатора 5 (скорость изменения уровня топлива) поступает на вход регистрирующего прибора 6, который во время разгона двигателя определяет максимальное значение скорости изменения уровня. По показателям прибора 6 определяют расход топлива двигателем. Шкала прибора проградуирована в л/час путем проливки топливом с одновременным измерением расхода образцовым средством (например, мерным цилиндром класса 0,2 и секундомером).

Использование: при диагностировании ДВС в процессе эксплуатации. Сущность изобретения: в герметичном расходном баке установлен емкостный датчик уровня топлива, подключенный к регистрирующему прибору через дифференциатор. Расходный бак включен в топливную систему двигателя. 2 ил.

Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее герметичный расходный бак, трубопровод, запорный вентиль, установленный на входе расходного бака, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что в него введены емкостный датчик уровня топлива, установленный в расходном баке, и дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход к регистрирующему прибору.