АВТОМОБИЛЬНЫЙ РАСХОДОМЕР ТОПЛИВА Российский патент 2010 года по МПК F02M65/00 G01F3/20 

Изобретение относится к оборудованию для контроля объемного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Известно устройство для измерения объемного расхода топлива (см. патент RU №2323365 от 27.04.2008 г.), содержащее мерный объем в виде мерного гидроцилиндра с разделительным элементом (поршнем), делящим полость гидроцилиндра на первую и вторую половины. Торцевые стенки мерного объема снабжены штуцерами и сигнализаторами, срабатывающими от близости к ним разделительного поршня. В состав известного устройства входит регистратор /индикатор/ объемного расхода, процессор и управляемый с его выходов гидрораспределитель, обеспечивающий поочередную подачу топлива от топливного насоса ДВС в первую и вторую половины полости гидроцилиндра. Процессор производит расчет объемного расхода топлива и выдает результаты обработки на регистратор /индикатор/.

Недостатками прототипа являются сложная конструкция и значительные габариты и масса мерного гидроцилиндра.

Техническим задачей изобретения является снижение массы и габаритов мерного объема.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что автомобильный расходомер топлива содержит процессор и регистратор /индикатор/, топливные вход и выход, мерную емкость с разделительным элементом, сигнализаторами и штуцерами, а также гидрораспределитель, при этом разделительный элемент мерной емкости выполнен в виде эластичной разделительной мембраны с дискообразным контактом сигнализаторов, закрепленной по периметру мерной емкости, причем дискообразный контакт сигнализаторов размещен на оси симметрии отверстий штуцеров, выполняющих роль неподвижных контактов сигнализаторов, и соединен с массой автомобиля. Гидрораспределитель выполнен в виде двух трехпозиционных электромагнитных клапанов (ЭМК), присоединенных входами к топливному входу, выходами - к топливному выходу устройства, а входами-выходами - к штуцерам соответственно первой и второй половин мерной емкости, причем входы управления трехходовых ЭМК подключены к мощным выходам RS-триггера, введенного в устройство и подключенного входами к штуцерам мерной емкости.

Структура расходомера приведена на фиг.1, на фиг.2 изображена временная диаграмма его работы. Расходомер содержит первую 1 и вторую 2 половины корпуса мерной емкости, разделенные эластичной мембраной 3 с дискообразным контактом 4, в результате чего образуются первая 5 и вторая 6 полости мерной емкости, соединенные топливопроводами 7 и 8 через отверстия 9 и 10 штуцеров 11 и 12 со входами-выходами 13 и 14 ЭМК 15 и 16 соответственно. Входы 17 и 18 ЭМК 15 и 16 присоединены к топливному входу 19 устройства, а выходы 20 и 21 ЭМК 15 и 16 присоединены к топливному выходу 22 устройства. Входы 23 и 24 управления ЭМК 15 и 16 подключены к мощным выходам 25 и 26 RS-триггера 27, а входы 28 и 29 RS-триггера 27 подключены к штуцерам 11 и 12 соответственно, выполняющим роль неподвижных контактов сигнализаторов. Вторым (подвижным) контактом сигнализаторов служит дискообразный контакт 4, присоединенный к массе автомобиля проводником 30. На входы 28 и 29 RS-триггера 27 подается через ограничительные резисторы 31 и 32 уровень логической единицы.

Под избыточным давлением Р_и, создаваемым топливным насосом ДВС (на фиг.1 не показан) на входе 19, топливо подается на входы 17 и 18 трехходовых ЭМК 15 и 16, один из которых открыт на время заполнения одной из половин 5 или 6 мерной емкости до момента заполнения топливом (на фиг.2 в момент t₁ и далее до t₂ это ЭМК 15), при котором контакт 4 окажется поджатым к торцу штуцера 12, что приведет к формированию отрицательного фронта на входе 29 триггера 27. При этом произойдет переключение ЭМК 15 из одного состояния в другое, что обеспечит в свою очередь выталкивание топлива из заполненной половины 5 мерной емкости по трубопроводу 7 на выход 20 ЭМК 15 и на топливный вход 22 ДВС. Объем V₁ топлива в половине 5 мерной емкости дойдет до известного значения V_м и с момента t₂ начнется процесс выталкивания топлива из половины 5 и заполнения половины 6 мерной емкости. Интенсивность расхода задается потреблением топлива с топливного выхода 22 карбюратором ДВС.

Полный объем V_м мерной емкости следует выбирать по условию:

V_м≈«t_у•R_max, где t_у=(3…5) с - минимальное время заполнения мерной емкости; R_max - максимально возможный удельный расход конкретного ДВС, см³/с при R_max=20 л/ч≈5,5 см³/с и t_у=5 c можем выбрать V_м=16,5 см³. При минимальном расходе топлива (на холостом ходу) ДВС R_min=0,1 R_max=0,55 см³/с максимальное время заполнения мерной емкости t_{у max} в расходомере составит: t_{у max}=10t_у=30 c.

Удельный фактический расход R_ф топлива рассчитывается процессором 33 по формуле: R_ф=V_м/t_ф, где t_ф - фактическое время вытеснения топлива из очередной половины 5 или 6 мерной емкости. Накопительный расход Q_р топлива за интервал времени t_и, заданный с клавиатуры процессора 33, вычисляется по формуле: Q_p=N_п•V_м, где N_п - число переключений триггера 27 из одного состояния в другое. Результаты расчета выводятся на регистратор /индикатор/ 34. В итоге работа расходомера обеспечивается в циклическом режиме фиг.1, при этом фактическое время вытеснения топлива из той или иной половины мерной емкости обратно-пропорционально величине объемного расхода топлива в единицу времени, а подсчет числа циклов переключения позволяет осуществить накопительный расход топлива за определенный интервал времени. Небольшие габариты, масса и низкая стоимость составных частей измерителя обеспечивают компактность и приемлемую коммерческую цену конструкции, а отсутствие трущихся деталей в мерной емкости обуславливает высокую надежность устройства. Современные полимерные материалы допускают до 10⁸ циклов 4-5-кратного растяжения с сохранением эластичных свойств и первоначальной формы, что позволяет изготовить эластичную мембрану 3 на длительный срок безотказной работы устройства.

Изобретение относится к оборудованию для контроля объемного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания. Автомобильный расходомер топлива содержит процессор и регистратор /индикатор/, топливные вход и выход, мерную емкость с разделительным элементом, сигнализаторами и штуцерами, а также гидрораспределитель, при этом разделительный элемент мерной емкости выполнен в виде эластичной разделительной мембраны с дискообразным контактом сигнализаторов, закрепленной по периметру мерной емкости, причем дискообразный контакт сигнализаторов, размещен на оси симметрии отверстий штуцеров, выполняющих роль неподвижных контактов сигнализаторов и соединен с массой автомобиля. Гидрораспределитель выполнен в виде двух трехпозиционных электромагнитных клапанов (ЭМК), присоединенных входами к топливному входу, выходами - к топливному выходу устройства, а входами-выходами - к штуцерам соответственно первой и второй половин мерной емкости, причем входы управления трехходовых ЭМК подключены к мощным выходам RS-триггера, введенного в устройство и подключенного входами к штуцерам мерной емкости. Изобретение обеспечивает снижение массы и габаритов мерного объема. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Автомобильный расходомер топлива, содержащий процессор и регистратор /индикатор/, топливные вход и выход, мерную емкость с разделительным элементом, сигнализаторами и штуцерами, а также гидрораспределитель, отличающийся тем, что разделительный элемент мерной емкости выполнен в виде эластичной разделительной мембраны с дискообразным контактом сигнализаторов, закрепленной по периметру мерной емкости, причем дискообразный контакт сигнализаторов размещен на оси симметрии отверстий штуцеров, выполняющих роль неподвижных контактов сигнализаторов и соединен с массой автомобиля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидрораспределитель выполнен в виде двух трехпозиционных электромагнитных клапанов (ЭМК), присоединенных входами к топливному входу, выходами - к топливному выходу устройства, а входами-выходами - к штуцерам соответственно первой и второй половин мерной емкости, причем входы управления трехходовых ЭМК подключены к мощным выходам RS-триггера, введенного в устройство и подключенного входами к штуцерам мерной емкости.