УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК G01F9/00 

Изобретение относится к устройствам для испытания двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также к устройствам, применяемым на стендах и в эксплуатации для измерения расхода топлива в заданном интервале времени за период работы двигателя, и может быть использовано для измерения расхода топлива другими теплоэнергетическими установками в эксплуатационных условиях.

Известны устройства для измерения расхода топлива ДВС, содержащие топливный бак с топливозаборным устройством, подающую и сливную магистрали, топливоподающую аппаратуру, мерную емкость, подающую и сливную трубки [1].

Недостатками известных устройств для измерения расхода топлива являются сложная конструкция, низкая технологичность, сложность изготовления и невозможность измерения расхода в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения расхода топлива ДВС, содержащее топливный бак с топливозаборным устройством, соединенным подающей и сливной магистралями с дизелем тепловоза, в топливозаборном устройстве расположены подающая и сливная трубки, в нижней части топливозаборного устройства размещены нормально открытый клапан и датчик гидростатического давления, соединенный с регистратором. Это устройство принято в качестве прототипа.

Недостатками известного устройства для измерения расхода топлива являются сложность конструкции, низкая технологичность и трудности при использовании в реальных условиях эксплуатации транспорта с ДВС.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение ее технологичности и обеспечение возможности измерения массового расхода топлива в реальных условиях эксплуатации тепловоза и других транспортных средств.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения расхода топлива, содержащем топливный бак, топливозаборное устройство, подающую и сливную трубки, топливоподающую аппаратуру, топливозаборный магистральный трубопровод, установлены дополнительная топливозаборная трубка и управляемый двухходовой клапан, мерный бак выполнен с герметичной перегородкой, образуя мерный бачок, в котором на герметичной перегородке размещены датчик давления и топливозаборное устройство, топливозаборный магистральный трубопровод своим концом проходит герметичную перегородку мерного бака и выходит в заборное устройство, мерный бачок и заборное устройство соединены топливопереливной трубкой.

Устройство легко размещается на стандартном оборудовании локомотива, новизна его в том, что в мерном баке размещена герметичная стенка с переливной трубкой и на входе топливозаборного магистрального трубопровода в мерный бак и дополнительной топливозаборной трубке установлен управляемый двухходовой клапан.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа размещением на входе топливозаборного магистрального трубопровода в мерный бак и дополнительной топливозаборной трубке управляемого двухходового клапана, мерный бак выполнен с герметичной перегородкой, образуя мерный бачок, в котором на герметичной перегородке размещены датчик давления и дополнительная топливозаборная трубка, а топливозаборный магистральный трубопровод своим концом проходит герметичную перегородку мерного бака и выходит в заборное устройство, мерный бачок и заборное устройство соединены топливопереливной трубкой.

Применение предложенного устройства позволяет производить измерение массового расхода в реальных условиях эксплуатации тепловоза. Подобные замеры позволяют оптимизировать эксплуатацию тепловозов на конкретных участках пути при различных параметрах окружающей среды.

Предлагаемое изобретение соответствует условию изобретательского уровня, так как неизвестны расходомеры топлива ДВС, применяемые в эксплуатации.

На чертеже представлена схема устройства для измерения расхода топлива ДВС (топливная аппаратура условно не показана).

Устройство для измерения расхода топлива ДВС содержит топливный бак 1 с мерным баком 2, соединенным топливозаборным магистральным трубопроводом 3 и топливосливным магистральным трубопроводом 4 с топливоподающей аппаратурой тепловозного дизеля. В мерном баке 2 расположены топливозаборный магистральный трубопровод 3, свободный конец которого расположен в топливозаборном устройстве 5, дополнительная топливозаборная трубка 6 и топливосливной магистральный трубопровод 4, свободные концы которых расположены в нижней части мерного бачка 7.

Мерный бачок 7 образован стенками мерного бака 2 и герметичной стенкой 8.

Для прохода топлива с мерного бачка 7 в топливозаборное устройство 5 выполнена топливопереливная трубка 9. В нижней части мерного бачка 7 установлен датчик 10 давления, который соединен с регистратором 11. Регистратор 11 соединен с управляющим блоком 12. Выход 13 с управляющего блока 12 служит для управления управляемым двухходовым клапаном 14. Управляющий блок соединен со счетчиком времени 15.

Устройство для измерения расхода топлива ДВС работает следующим образом.

Топливный бак 1 заполняют топливом из хранилища топлива. Топливо из топливного бака 1 заполняет топливозаборное устройство 5.

При запуске дизеля тепловоза топливо по топливозаборному магистральному трубопроводу 3 поступает в топливную систему тепловоза (к дизелю). Часть топлива поступает в цилиндры тепловозного дизеля, а другая часть по топливосливному магистральному трубопроводу 4 топливной системы дизеля поступает в мерный бачок 7, где избытки его переливаются по топливопереливной трубке 9 в заборное устройство 5, там подмешивается к топливу из топливного бака 1 и поступает к топливозаборному магистральному трубопроводу 3. Высота столба топлива в мерном бачке 7 от уровня установки датчика 10 до свободной поверхности топлива создает гидростатическое давление, воспринимаемое датчиком давления 10.

В таком порядке устройство для измерения расхода топлива работает на режимах эксплуатации тепловозного дизеля без измерения расхода топлива.

Для измерения расхода топлива закрывают управляемый двухходовой клапан 14, установленный на топливозаборном магистральном трубопроводе 3 и дополнительной топливопереливной трубке 6.

Для этого с управляющего блока 12 через регистратор 11 поступает команда на управляемый двухходовой клапан 14. Объем топлива в мерном бачке 7 разобщается с топливозаборным устройством 5. Топливо продолжает поступать в дизель, но только из объема мерного бачка 7, сливаемое топливо также поступает в объем мерного бачка 7.

Уровень топлива в мерном бачке 7 в результате выработки начинает понижаться. Гидростатическое давление, воспринимаемое датчиком 10, уменьшается. При достижении некоторого уровня топлива управляющий блок 12 подает команду на включение счетчика времени 15. После уменьшения уровня топлива на нужную величину управляющий блок 12 подает команду на выключение счетчика времени 15. При дальнейшем уменьшении уровня топлива управляющий блок 12 подает команду через регистратор 11 на открытие управляемого двухходового клапана 14. Топливо начинает поступать в дизель из топливозаборного устройства 5, и часть его поступает в мерный бачок 7. Объем топлива в мерном бачке 7 соединяется с объемом топливозаборного устройства 5 переливной трубкой 9. Объем топлива в мерном бачке 7 увеличивается, увеличивается гидростатическое давление, воспринимаемое датчиком 10, и при достижении некоторого уровня управляющий блок 12 сообщает команду, что топливная система тепловоза готова к повторному замеру. Избытки топлива через переливную трубку 9 переливаются в заборное устройство 5.

Предложенное устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания может быть использовано для измерения массового расхода топлива при испытаниях двигателей с замкнутой системой. В этом случае устройство для измерения расхода топлива ДВС присоединяется к подающей магистрали тепловоза. В остальном работа устройства для измерения расхода топлива ДВС аналогична описанной выше. Для испытания двигателей типа Д100 (10Д20, 7/2 х 25.4 и 10ДН20 7/2 х 25.4) тепловозов ТЭЗ и 2ТЭ10М используется штатное топливозаборное устройство, дополненное герметичной стенкой, переливной трубкой, дополнительной топливозаборной трубкой и управляемым двухходовым клапаном. В качестве датчика гидростатического давления, установленного на герметичной стенке, используется измерительный комплекс давления ИКД-27 ДФ 0.16.

Диапазон измеряемых давлений 0-0.016 МПа. Измерительный комплекс давления ИКД-27 ДФ 0.16 преобразует гидростатическое давление столба топлива в напряжение в диапазоне от 0.8 до 8 В.

Расход топлива определяется по формуле

где B - часовой или секундный расход;
L - постоянный коэффициент для данного диапазона измерения;
ΔP - изменение гидростатического давления, воспринимаемое датчиком;
τ - время изменения гидростатического давления на величину ΔP.

Общая приведенная погрешность измерения расхода топлива по результатам тарировки не превышает 1-1.5%. Для повышения точности измерения расхода топлива целесообразно в качестве измерителя гидростатического давления используется датчик "САПФИР-22ДИ" с основной приведенной погрешностью измерения 0.25%.

Применение предложенного устройства для измерения расхода топлива ДВС позволяет измерять массовый расход топлива в условиях эксплуатации тепловоза. Это позволяет производить нормирование расхода топлива на тягу поездов, повышает качество регулировки тепловозов при реостатных испытаниях, снижает расход топлива в эксплуатации, повышает надежность работы тепловоза. Применение предложенного технического решения по оценкам снижает расход топлива на 3-5%, повышает мощность тепловоза на 1-2%.

Устройство для измерения расхода содержит расположенный внутри топливного бака мерный бак с герметичной перегородкой для образования топливозаборного устройства и мерного бачка. Через герметичную перегородку проходит свободный конец магистрального топливозаборного трубопровода, расположенный в топливозаборном устройстве. На входе в мерный бак топливозаборного трубопровода и дополнительной топливозаборной трубки установлен управляемый двухходовой клапан. В мерном бачке, соединенном топливопереливной трубкой с топливозаборным устройством, установлен датчик давления, связанный с регистратором. Изобретение имеет простую конструкцию и обеспечивает возможность измерения массового расхода топлива в реальных условиях эксплуатации тепловоза. 1 ил.

Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее топливозаборное устройство для приема топлива из топливного бака, мерный бак с установленным в нем датчиком давления, находящийся внутри топливного бака и связанный с двигателем топливозаборным и топливосливным магистральными трубопроводами, отличающееся тем, что мерный бак выполнен с герметичной перегородкой для образования указанного топливозаборного устройства и мерного бачка, свободный конец топливозаборного трубопровода, проходящий через герметичную перегородку, расположен в топливозаборном устройстве, соединенном топливопереливной трубкой с мерным бачком, в который введена дополнительная топливозаборная трубка, а на входе топливозаборного магистрального трубопровода в мерный бак и дополнительной топливозаборной трубке установлен управляемый двухходовой клапан.