Устройство для измерения расхода топлива в дизельном двигателе Советский патент 1992 года по МПК F02M65/00 

(Л

С

Использование: в двигателестроении. Сущность изобретения: устройство для измерения расхода топлива в дизельном двигателе содержит циркуляционный контур топливоподкачивающего насоса 1. первичный преобразователь расхода 2 в виде гидравлического моста, циркуляционный трубопровод 3, трубопровод 4 подачи топлива к топливовпрыскивающему насосу высокого давления, трубопровод 5 подпитки циркуляционного контура. Топливовпры- скивающий насос подключен к одному из узлов диагонали гидравлического моста. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1 2

3 Фиг. 1

ч4

VJ 00

со ел

W

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для измерения расхода жидкого топлива в дизельных двигателях, снабженных топли- вовпрыскивающими насосами высокого давления, в которых-отсечной канал накоротко сообщен с всасывающей полостью.

Известны устройства, в которых обеспечивается течение контролируемой жидкости в ламинарном режиме, что позволяет получить линейную зависимость между расходом жидкости и перепадом давлений потока на определенном фиксированном участке первичного преобразователя расхода. Однако при изменяющихся значениях вязкости применяемых сортов топлив измеряемый сигнал не соответствует фактическому расходу. С целью компенсации этого фактора применяют термостатирование первичного преобразователя расхода либо путем одновременного измерения температуры потока вносят соответствующие расчетные поправки.

Однако эти мероприятия недостаточны при использовании в энергетических установках широкой гаммы сортов топлив, т.к. интервал варьирования вязкостен превышает возможности термостатирования, а расчетные поправки не обеспечивают достаточной точности результатов измерений.

Цель изобретения - повышение точности результата измерения при изменяющейся вязкости топлива

Цель достигается тем, что трубопровод, соединяющий циркуляционный контур с топливовпрыскивающим насосом, подключен к одному из узлов диагонали моста; гидравлические сопротивления плеч моста равны между собой; топливоподкачиваю- щий насос кинематически связан с коленчатым валом двигателя, но может иметь и независимый привод

Устройство (фиг 1) содержит циркуляционный топливоподкачивающий насос 1, первичный преобразователь расхода 2 в форме гидравлического мостам циркуляци- онныйтрубопроводЗ, трубопровод4 подачи топлива к топливовпрыскивающему насосу высокого давления (не показан), трубопровод 5 подпитки циркуляционного контура,

Первичный лреобразовэтель расхода (фиг.2) выполнен в форме гидравлического моста с установленными в его плечах гидравлическими сопротивлениями, обеспечивающими ламинарное течение потока топлива.

Преобразователь расхода снабжен также устройствами (не показаны) для измерения перепадов давлений между точками 7 и 8, 5 и 6, 6 и 8, 6 и 10

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Топливо подается насосом 1 по циркуляционному контуру 3. причем его подача

несколько превышает максимально возможную подачу топливовпрыскивающего насоса высокого давления, к которому топливо поступает по трубопроводу 4 (фиг, 1) из узла 3 (фиг.2). Компенсирующая подпитка

циркуляционного контура осуществляется по трубопроводу 5.

Во время измерения расхода топлива в двигателе измеряют фактическую частоту вращения коленчатого вала, перепады

давлений между точками 7 и 8(Д Рт-в), 5 и 6 (Д Рз-б), 6 и 8(Д Рб-8).б и 10(Д Рб-ю) и с учетом известного значения подачи топли- воподкачивающего насоса QH определяют фактический расход топлива по формуле

Пн

(1)

5

0

5

0

5

0

При использовании независимого привода топливоподкачивающего насоса определение q осуществляют по формуле

q Q я.(2)

Теперь рассмотрим расчетную функцию перепадов давлений в зависимости от сочетания используемых параметров ДР.

Как известно, при ламинарном режиме течения жидкости связь между перепадом давлений потока Д Р и расходом Q описывается зависимостью

ДР КО,(3)

где К - параметр, значение которого определяется геометрическими характеристиками потока и вязкостью жидкости.

Поток Q, входя в измерительный мост, раздваивается на два: 5-7-9 и 6-8-9. В общем случае подачи в плечах моста равны:

6-7 а,

7-9 a-q,(4)

6-8 b,

8-10 b. При q 0 а b При q OQ a + a-q.

Последнее неравенство отчетливо видно на фиг.З согласно зависимости (3).

Из рассмотрения участка 1 -3-5 следует, что из условия (4)

q- {(ДР5-7-ДР7-9).(5)

Это означает, что при одинаковых конструктивных параметрах плеч 5-7 и 7-9 и стабильности вязкости подаваемого топли- 5 ва выражение (5) служит информатором о фактическом расходе топлива в двигателе. Однако в действительности вязкость может изменяться в пределах одной товарной марки топлива, не говоря уже о ситуациях, связанных с применением топлив различных классов вязкости. Все это отражается на численном значении параметра К и поэтому формула (5) имеет лишь сугубо теоретическое значение, Т.е. перепад давлений в диагонали моста не может служить однозначным информатором о фактическом расходе q топлива.

Т.к. Q а + b при q & 0, то

Q - -1 (А Р5-7 + А Рб-а) Отсюда переход к расчетной функции можно осуществить из

3В этом случае мы располагаем известным значением Q с учетом отношения пф/пн для привода топливоподкачивающего насоса от коленчатого вала. Важнейшим свойством функции л является ее независимость от параметра К или, выражаясь точнее, независимость от вязкости при одинаковых конструктивных характеристиках плеч места первичного преобразователя расхода.

Из рассмотрения фиг.З и 4 после преобразования и замены параметров получаем основные выражения для функции А.

п 2ДР7-8

2 AP5.6-9.10 + АРу-8

2АР7-8 „

2 АРб-7 + АРб.8-8.10

2 АР7-8 2ДР5-7-ДР7-8

Как следует из рассмотрения фиг.4, в зависимости от q изменяются как общий перепад на преобразователе расхода, так и частные перепады давлений в плечах моста, так и функции п. Эти перепады также будут изменять свои значения и при изменении

10

15

20

25

30

35

40

вязкости топлива, однако, благодаря линейной связи (3) значения функции л по (7) будут неизменны при неизменности q. Практический выбор параметров в выражении (7) определяется конкретными условиями применения способа.

Более предпочтительными являются варианты формулы (7), содержащие два перепада.

Таким образом, устройство можно принять как при эксплуатации, так и при испытаниях энергетической установки для получения мгновенных значений расходов топлива на неустановившихся режимах работы.

Устройство для измерения может быть на базе штатного топливоподкачивающего насоса, и подключаться к топливной системе дизеля на период испытаний. В этом случае точность измерений может быть существенно повышена за счет повышения стабильности подачи и меньшего различия в подачах подкачивающего насоса и измеряемого значения расхода.

Формула изобретения 1.Устройство для измерения расхода топлива в дизельном двигателе, содержащее циркуляционный контур топливоподкачивающего насоса с установленным в напорной магистрали первичным преобразователем расхода переменного перепада ламинарного типа в форме гидравлического измерительного моста с установленными на его плечах гидравлическими сопротивлениями и устройствами для измерения перепадов давлений, отличающееся тем, что гидравлические сопротивления плеч равны между собой, а топливовпрыскивающий насос подключен к одному из узлов диагонали гидравлического измерительного моста.

.е

О вгй-Ц

$/ J

г др О ; Яг° -