Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК G01F15/00 

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.

Известны устройства для измерения расхода топлива ДВС, содержащие топливный бак с топливозаборным устройством, подающую и сливную магистрали, топливо- подающую аппаратуру, мерную емкость, подающую и сливную трубки

Недостатками известных топливных систем тепловозов являются сложная конструкция и низкая технологичность

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения расхода топлива ДВС, содержащее соединенный с регистратором дозоизмерител, связанный с питающей емкостью через два управляемых программным блоком электромагнитных клапанов, между которыми подключена питающая магистраль двигателя

Недостатками известной топливной системы тепловоза являются сложность конст- рукции низкая технологичность и трудности при использовании в реальных условиях эксплуатации транспорта с ДВС

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение технологичности измерений и возможность измерения массового расхода топлива в реальных условиях экс плуатации тепловоза

Цель достигается тем, что в топливной системе тепловоза, содержащей топливный бак, топливозаборное устройство, подающую и сливную магистрали, топливо подающую аппаратуру подающую и сливную трубки, нижняя часть топливозаборного устройства снабжена нормально открытым клапаном и датчиком гидростатического давления соединенными с регистратором и управляющим блоком

Предлагаемое устройство отличается от прототипа размещением нормально открытого клапана в нижней части топливозабор- ного устройства В нижней точке топливозаборного устройства установлен

и

с

к

клапан гидростатического давления, соединенный с регистратором и управляющим блоком

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

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

Предложенное устройство для измерения расхода ТОПЛИРЭ ДВС содержит топливный бак 1 с топливспаборнум устройством 2, соединенным подающей 3 и сливной 4 магистралями с топливоподающей аппара- турой тепловозного дизеля В топливоза- борном устройстве 2 расположены подающая 5 и сливная 6 трубки, свободные концы которых расположены в нижней части топливозаборного устройства.

В нижней части топливозаборного устройства размещен нормально открытый клапан, содержащий корпус 7, решетку 8, крышку 9 со штуцером 10, между крышкой 9 и корпусом 7 зажата гофрированная мем- брана 11, выполненная из маслостойкой резины

Для прохода топлива э корпусе 7 и решетке 8 выполнены отверстия 12 и 13 соответственно В нижней части топливоза- борного устройства 2 установлен датчик 14 гидростатического давления, соединенный с регистратором 15 и управляющим блоком 16, штуцер 10 крышки 9 клапана соединен с источником сжатого воздуха (условно не по- казан) через дистанционно управляемый клапан 17,

Устройство для измерения расхода топ- ДВС работает следующим образом

Топливный бак 1 заполняют топливом из хранилища топлива, Топливо из тояд-кщ ного бака 1 самотеком заполняет топливо- заборное устройство до уровня Н, где Н - высота столб топлива от оси установки измерителя 14 гидростатического давления до свободной поверхности топлива.

Этот столб жидкости создает гидростатическое давление, воспринимаемое измерителем 14 гидростатического давления При запуске дизеля тепловоза топливо по подающей магистрали 3 через подающую трубку 5, отверстия 12 и 13 нормально открытого клапана 9 поступает в топливую систему тепловоза (к дизелю) Часть топлива поступает в цилиндры тепловозного дм

зеля, а другая часть по сливной магистрали топливной системы дизеля поступает в сливную магистраль 4 тепловоза (от дизеля) Из сливной магистрали 4 по сливной трубке 6 топливо поступает в топливозаборное устройство 2, где подмешивается к топливу из топливного бака 1 и поступает в подающую магистраль 3 тепловоза.

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

Для измерения расхода топлива закрывают1 нормально открытый клапан, установленный на свободном конце топливозаборного устройства 2.

Для этого открывают дистанционно управляемый клапан 17 и подают сжатый воздух через штуцер 10 крышки 9 в полость под гофрированной мембраной 11.

Гофрированная мембрана 11 прогибается и пеоекрывает отверстия 12 и 13 в корпусе 7 клапана и решетке 8. Внутренний объем топливозаборного устройства 2 разобщается с топливным баком 1. Топливо продолжает поступать в двигатель, но только из внутреннего объема топливозаборного устройства 2, сливаемое топливо также поступает только во внутренний объем топ- ливозаборного устройства 2

Уровень топлива в топливозаборном устройстве 2 в результате выработки начинает понижаться. Гидростатическое давление 14 уменьшается. Сигнал на выходе регистратора 15 уменьшается При достижении некоторого уровня топлива управляющий блок 16 подает команду на включение счетчика времени (условно не показан) После уменьшения уровня топлива на нужную величину управляющий блок 1б подает команду на выключение счетчика времени. При дальнейшем уменьшении уровня топлива, управляющий блок 16 подает команду на закрытие клапана 17. Сжатый воздух из полости под мембраной 11 через каналы клапана 17 уходит в атмосферу. Гофрированная мембрана под давлением столба топлива открывает отверстия 12 и 13 в корпусе 7 клапана и решетку 8. Внутренний объем топливозаборного устройства 2 соединяется с объемов топливного бака 1. Топливо из топливного оака поступает самотеком в топ- ливозаборнсе устройство 2, уровень топлива в топливозаборном устройстве 2 увеличивается и достигает уровня Н, топливная система тепловоза готова к повторному измерению.

Предложенная топливная о... тема тепловоза может быть использована для измерения массового расхода топлиаа при

испытании двигателей с замкнутой топливной системой. В этом случае топливная система двигателя присоединяется к подающей магистрали тепловоза В остальном работа топливной системы аналогична описанной выше. Для испытания двигателей типа Д100 10Д 20, 7/2x25,4 и 10Д И 20,7/2x23,4 тепловоз ТЭЗ и 27Э10М используется штатное топливозаборное устройство, дополненное нормально открытым клапаном. В качестве датчика гидростатического давления используется измерительный комплекс давления НКД-27 Дф 0,6. Диапазон измеряемых давлений 0-0,016 МПа. Измерительный комплекс давления НКД-27ДФ 0,16 преобразует гидростатическое давление столба топлива высотой Н в напряжение 0,8 до 8 Вт.

Расход топлива определяется по формуле т, где К - постоянный коэффици- ент для данного диапазона изменения уровней; Дп - коэффициент, получаемый по результатам технологической настройки, г- временной коэффициент выработки фиксированной массы топлива. Общая приведен- ная погрешность измерения расхода топлива по результатам тарировки не превышает 1-1,5%. Для повышения точности измерения расхода топлива целесообразно в качестве измерителя гидростатического давления использовать датчик типа Сап- фир-22Дн с OCHOBHCI приведенной погрешностью измерения 0,25%

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

Формула изобретения Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее мерный бачок, находящийся внутри топливного бака и связанный магистралью с двигателем, через управляемый клапан с топливным баком, а в своей нижней части с дифманометром, который соединен с регистратором, и управляющий блок, отличающееся тем, что, с целью обеспечения измерения в реальных условиях эксплуатации, на тепловозе управляемый клапан расположен в нижней части мерного бака и выполнен нормально открытым в виде корпуса с отверстиями на боковой повер- хности, в нижней ча,сти которого расположена крышка со штуцером и гофрированная мембрана, установленная между орпусом и крышкой, а в верхней части клз пана расположена решетка

Использование: при измерениях расхода топлива двигателя тепловоза в реальных условиях Сущность изобретения: медный бачок снабжен дифманометром, нормально открытым управляемым клапаном и расположен внутри топливного бака тепловоза Клапан содержит перфорированный корпус и гофрированную мембрану L ил