Устройство для измерения расхода топлива Советский патент 1992 года по МПК G01F9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения расхода жидкого топлива двигателем внутреннего сгорания.

Известен измеритель расхода топлива, содержащий накопительную емкость и измерительную трубку, соединенные в нижнем сечении трубопроводом -через распределительное устройство, связанное с блоком управления, причем нижняя часть накопителя емкости связана с источником топлива, а нижняя часть измерительной трубки - с ДВС: кроме того, верхние части накопительной емкости и измерительной трубки связаны воздушным трубопроводом, снабженным устройством для сброса воздуха. Измерительная трубка снабжена датчиком перепада давления.

Недостатком данного измерителя является ограниченный динамический диапазон измерения расхода топлива. Из Формулы

М

t

где G - расход топлива, кг/ч:

М - масса расходуемого топлива, кг; t - время измерения, ч ,

G-О)

видно, что динамический диапазон зависит от диапазона, в котором может изменяться масса мерной дозы топлива М и время измерения расхода этой дозы t. В данной конструкции измерителя величина М неизменна и определяется в основном объемом измерительной трубки, поэтому на расширение динамического диапазона измерителя ока- ,зать влияния не может. Время же измерения t для достижения приемлемых значений достоверности результата измерения и его точности должно быть оптимальным, т.е. находится в интервале, определяемом стабильностью динамических характеристик ДВС и быстродействием распределительного устройства, определяющим характер протекания переходных процессов при перераспределении потока топлива.

При увеличении времени измерения возможно значительное изменение режима работы ДВС, что снижает достоверность полученных при измерении результатов. При уменьшении времени измерения оно становится сопоставимым с продолжительностью протекания переходных процессов в топливных трубопроводах, что приводит к

со

С

ч х|

00

ел со ся

росту динамической погрешности измерения расхода. Из вышеизложенного следует, что существует оптимальное время замера или различным режимам ДВС соответствуют оптимальные мерные дозы.

К недостаткам данной конструкции можно также отнести и то обстоятельство, что точность измерения давления столба топлива в измерительной трубке датчиком разности давлений не постоянна. Она наибольшая при максимально возможном уровне топлива в трубке, снижается при уменьшении этого уровня и становится минимальной при достижении столбом топлива в измерительной трубке минимально возможного уровня. Это связано с гем, что датчик разности давлений, как и всякий аналоговый датчик, имеет наибольшую точность при работе вблизи верхней границы диапазона измерения и эта точность снижается по мере приближения измеряемой величины к нижней границе диапазона измерения датчика.

Кроме того, оперативность замера расхода топлива данным измерителем ограничена необходимостью наполнения при каждом цикле измерения. Во время наполнения измерительной трубки измерение расхода невозможно.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона, повышение точности и оперативности измерения расхода топлива.

Цель достигается тем, что устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее питающую емкость, первую измерительную трубку (ИТ), верхний конец которой соединен с верхней частью питающей емкости и расположен выше максимально возможного уровня топлива в питающей емкости, донная часть которой соединена с двигателем внутреннего сгорания через выходное распределительное устройство(РУ), подключенное к блоку управления, а также средство связи с атмосферой, согласно изобретению дополнительно содержит датчик относительного давления с двумя чувствительными элементами, вторую ИТ, идентичную первой, установленную таким же образом и образующую с первой ИТ первую пару ИТ, по меньшей мере еще одну пару ИТ, отличающуюся от первой только площадью поперечного сечения, все трубки соединены с верхней частью питающей емкости, а трубки в каждой паре соединены через свое распределительное устройство, подключенное к выходному РУ и питающей емкости, и снабжены датчиками уровня, установленными в их нижней части, при этом первый

чувствительный элемент датчика разности давлений и датчика уровня расположены в горизонтальной плоскости, проходящей через нижнюю часть питающей емкости и ИТ

постоянно, а второй чувствительный элемент датчика разности давлений выведен в воздушную полость над топливом в питающей емкости, все датчики и распределитель- ные устройства подключены к блоку

0 управления, средство для связи с атмосферой установлено в верхней части питающей емкости.

Объединение ИТ одинакового поперечного сечения в пары дает возможность за5 полнить первую ИТ в то время, когда идет расходование топлива из другой ИТ пары. Это повышает оперативность использования измерителя, поскольку из рабочего цикла измерителя исключается время, в

0 течение которого измеритель не готов к замеру расхода.

Использование в предлагаемом устройстве нескольких пар трубок разного поперечного сечения позволяет расширить

5 динамический диапазон измерителя за счет выбора в качестве мерной дозы содержимого той ИТ, расходование которой будет происходить за время, близкое к оптимальному. Датчик разности давления соединен с

0 питающей емкостью для того, чтобы обеспечить его работу вблизи верхней границы рабочего диапазона на протяжении многих циклов измерения. Уровень топлива в питающей емкости изменяется значительно

5 медленнее, чем в ИТ благодаря многократному отличию площадей их сечений, а, следовательно, Объемов и масс топлива, в них содержащихся. Каждый цикл измерения сопровождается лишь незначительным пони0 жением уровня топлива в питающей емкости.

Использование датчика разности давлений позволяет исключить влияние колебаний атмосферного давления на выходной

5 сигнал

На чертеже приведена функциональная схема устройства измерения расхода топлива.

Устройство для измерения расхода топ0 лива содержит питающую емкость 1. снабженную датчиком 2 разности давлений, две пары прямых вертикально расположенных измерительных трубок 3-6, верхние концы которых расположены на уровне верха пи5 тающей емкости, а на нижних частях распо- ложены датчики 7-10 уровня в горизонтальной плоскости, проходящей в нижней части питающей емкости. Каждая пара состоит из трубок одинакового сечения, причем сечение трубок второй пары

отличается от сечения трубок первой пары и может быть рассчитано на измерение расхода топлива в другом диапазоне. Трубки каждой пары связаны через свой распределитель, соответственно 11, 12, с дном питающей емкости и выходным распределителем 13.

Датчики уровня 7-10 и распределители 11-13 подключены к блоку управления 14. Воздушные полости в верхних частях измерительных трубок соединены с воздушной полостью над топливом в питающей емкости, которая, в свою очередь, соединена с атмосферой посредством устройства 15 для конденсации паров топлива.

Принцип измерения расхода топлива основан на измерении времени расходования мерной дозы топлива известной массы в соответствии с формулой (1).

Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания работает следующим образом.

В исходном положении питающая емкость заполнена топливом. Распределители 11-13 находятся в положении I, представленном на чертеже. Работающий ДВС питается от питающей емкости. Все ИТ представляют с питающей емкостью сообщающиеся сосуды и заполнены топливом. До начала замера выбирается режим работы - однократный или циклический.

По команде Пуск начинается счет количества циклов измерения и по его значению блок 14 управления выбирает ИТ (3 или 4), которую отключают от питающей емкости и подключают к распределителю 13 переводом распределителя в положение II или III соответственно. Вторая ИТ пары остается подключенной к питающей емкости. Производится опрос датчика разности давлений 2. Одновременно с запуском счетчика времени блок 14 управления переключает распределитель 13 к ДВС и производит расчет массы мерной дозы топлива. По достижении столбом жидкости в ИТ уровня датчика уровня блок 14 управления прекращает счет времени, вычисляет значение расхода топлива и выводит его на индикацию. Производится анализ полученного значения расхода. Если измеренный расход не превышает наибольшего для данной ИТ, то в зависимости от выбранного в начале режима работы цикл измерения повторяется или завершается переключением всех распределителей в исходное состояние.

Если измеренное значение расхода топлива больше допустимого, то в зависимости от номера цикла измерения измерение расхода повторяется с одной из трубок пары большого сечения.

Устройство для измерения расхода топлива находится в состоянии постоянной го- товности к очередному замеру, поскольку все ИТ, кроме одной, подключены к ДВС и при измерении расхода постоянно заполнены топливом.

Применение устройства для конденса- ции паров топлива позволяет улучшить условия работы обслуживающего персонала и снизить расход топлива за счет возврата испарившегося топлива обратно в питающую емкость.

Возможность измерять при помощи заявленного устройства значения расхода топлива в широком диапазоне позволяет использовать его на универсальных стендах для испытания ДВС самой разной мощно- . сти и на различных режимах, характеризующихся многократным различием значений расходов топлива.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения расхода топлива, содержащее питающую емкость,

нижняя часть которой связана через распределительное устройство с нижней частью вертикальной прямой трубки, верхняя часть которой связана с верхней частью питающей емкости и минусовым входом диф- манометра. отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оперативности и расширения динамического диапазона, оно дополнительно снабжено несколькими

вертикально установленными и идентично первой подсоединенными трубками разного диаметра, причем все трубки снабжены датчиками уровня, а плюсовой вход дифма- нометра расположен в питающей емкости

на одном уровне с ними.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что каждая трубка выполнена с дополнительной идентичной ей трубкой, причем нижние части соответствующих трубок попарно соединены через дополнитель- ные распределительные устройства, а верхние части всех трубок связаны между собой.

Использование: измерение расхода топлива транспортными средствами в стендовых условиях. Сущность изобретения: устройство содержит несколько пар трубок разного объема. Дифманометр установлен на питающем баке. 1 з.л. ф-лы, 1 ил.