Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК G01F9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к устройствам для измерения расхода жидкого топлива двигателем внутреннего сгорания и может найти применение в других областях техники для измерения массового расхода топлива.

Известно устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, сЬдер жШГее мерную емкость, подсоединённую к Топливному насосу через первый клапан и снабженную измерительной трубкой с установленными на ней двумя датчиками уровня, соединенной с мерной емкостью в верхнем и нижнем сечениях, второй клапан и регистратор. Измерительная трубка связана с мерной емкостью по- средством мембраны и содержит торировочную жидкость, вытесняемую через мембрану топливом, заполняющим мерную емкость.

Известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет измерять массовый расход топлива, а также не обеспечивает достоверности измерения расхода топлива,

Известно также устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее соединенную с бензонасосом накопительную емкость, связанную посредством первого клапана с атмосферой, мерную емкость вторым клапаном связанную с накопительной емкостью, измерительную трубку с двумя датчиками уровня, связанную с мерной емкостью в нижнем сечении причем накопительная и мерная емкости, а также трубка связаны между собой в верхнем сечении, регистратор первым и вторым входами подключенный к датчикам уровня. Это устройство принято авторами в качестве прототипа. Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет измерять массовый расход.топлива.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения массового расхода топлива. Эта цель достигается тем, что устройство для измерения расхода топлива, содержащее соединенную с бензона- со Ъом накопительную емкость, посредством первого клапана связанную с атмосферой, мерную емкость, вторым клапаном связанную с накопительной емкостью, измерительную трубку с двумя датчиками уровня, связанную с мерной емкостью в нижнем сечении, причем все три емкости связаны между собой в верхнем сечении, регистратор, подключенный первым и вторым входами к датчикам уровня,

дополнительно снабжен дифференциальным датчиком давления, входы которого со- единены, соответственно, с нижним и верхним сечениями измерительной емкости, а выход - с третьим входом регистратора. Такое конструктивное выполнение устройства позволяет одновременно измерять объемный и массовый расходы топлива и позволяет тем самым достичь цели изобретения, а именно - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения массового расхода топлива.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного устройства для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания,

Устройство содержит мерную емкость 1 с топливом, соединенную трубопроводами

2 и 3 с бензонасосом и двигателем соответственно (не показаны). Через клапаны 4 и 5 накопительная емкость 6 связана с атмосферой и мерной емкостью 1. В накопительной емкости 6 расположен поплавок 7,

управляющий клапаном 4. Измерительная трубка 8 соединена с мерной емкостью 1 трубопроводом 3. Верхние сечения накопительной емкости 6, мерной емкости 1 и измерительной трубки 8 соединены

воздухопроводом 9. Верхний 10 и нижний 11 фотодиодные датчики уровня, установленные на измерительной трубке 8, соединены с регистратором 12. При этом верхний 10 фотодиодный датчик уровня располагается ниже мениска 13 топлива в накопительной емкости 6. Устройство снабжено дифференциальным датчиком давления 14, соединенным с регистратором 12. Первый вход дифференциального датчика давления

14 соединен трубопроводом 15 с нижним сечен.ием мерной емкости 1, а второй вход - соединен трубопроводом 16 с верхним сечением мерной емкости 1. Для обеспечения работоспособности устройства объем накопительной емкости 6 должен быть выбран, исходя из следующего соотношения: объем воздушного пространства V над уровнем мениска13 топлива в накопительной емкости 6 в момент начала цикла измерений при

равенстве давления воздуха над мениском топлива в этой емкости давлению, развиваемому бензонасосом, должен быть

V Vi + V2,

где Vi - объем топлива в мерной емкости 1 между уровнем мениска 13 топлива и уровнем нижнего датчика 11 уровня;

V2 - объем топлива в измерительной трубке 8 между уровнем мениска 13 топлива и уровнем нижнего датчика 11 уровня.

При этом в момент начала цикла измерения уровень мениска 13 топлива в накопительной емкости 6, мерной емкости 1 и измерительной трубке 8 находится выше верхнего датчика уровня 10, т.е.

Vi AVi + Vif,

где A Vi - объем топлива в мерной емкости 1 между уровнем мениска 13 топлива и уровнем верхнего датчика 10 уровня;

Vr - объем топлива в мерной емкости 1 между уровнем верхнего 10 и нижнего 11 датчиков уровня;

V2 AV2 + V21,

где AV2 - объем топлива в измерительной трубке 8 между уровнем мениска 13 топлива и уровнем верхнего датчика 10 уровня;

V21 - объем топлива в измерительной трубке 8 между уровнем верхнего 10 и нижнего 11 датчиков уровня.

Устройство работает следующим образом.

При измерении объемного расхода топливо по трубопроводу 2 под давлением, создаваемым бензонасосом, поступает в накопительную емкость 6, и через клапан 5 - в мерную емкость и измерительную трубку 8. Клапан 4 при этом открыт и воздух из устройства отводится в атмосферу. По мере заполнения ёмкостей 1 и б и измерительной трубки 8 топливом, поплавок 7, помещенный в накопительной емкости б всплывает и клапан 4 закрывается. Уровень топлива в емкостях 1, 6 и измерительной трубке 8 будет подниматься до тех пор, пока давление сжимаемого воздуха, находящегося в верхних полостях емкостей 1 и б и измерительной трубки 8, не станет равным давлению, развиваемому бензонасосом. При этом уровень топлива в емкостях 1 и 6 и измерительной трубке 8 находится выше уровня верхнего датчика 10 уровня, что свидетельствует о готовности устройства к измерению. В начале цикла измерения сигнал от регистратора 12 закрывает электромагнитный клапан 5, при этом топливо из мерной емкости 1 и измерительной трубки 8 по трубопроводу 3 подается к двигателю. Регистратор 12 измеряет время прохождения мениска 13 в измерительной трубке 8 между уровнем верхнего 10 и нижнего 11 датчиков уровня. При измерении автоматически поддерживается в расходной магистрали давление, создаваемое бензонасосом, во время цикла измерения уровень топлива в мерной емкости 1 и измерительной трубке 8 понижается, но давление воздуха, находящегося над топливом, остается неизменным, так как в накопительную емкость 6 продолжает поступать топливо при закрытом клапане 5. Поплавок 7 удерживает клапан 4 закрытым и воздух из верхней части накопительной емкости 6 по воздухопроводу 9 поступает в мерную емкость 1 и измерительную трубку 8. Таким образом, в мерной емкости и измерительной трубке 8 в течение цикла измерения поддерживается давление, создаваемое бензонасосом. При достижении мениском 13 столба топлива в

измерительной трубке 8 уровня нижнего датчика 11, регистратор 12 открывает клапан 5, цикл измерения заканчивается. Уровень топлива в емкостях 1 и 6 и измерительной трубке 8 выравнивается и

устройство готово к следующему циклу измерения. При измерении массового расхода топлива, которое может производится параллельно с измерением объемного расхода топлива сигнал от регистратора 12

закрывает электромагнитный клапан 5 и цикл измерения повторяется в описанной выше последовательности. При этом диф- ферециальный датчик давления 14, соединенный трубопроводами 15 и 16с нижним и

верхним сечениями мерной емкости 1 регистрирует изменение гидростатического давления столба топлива в мерной емкости 1 в процессе выработки топлива. При снижении давления до величины, соответствующей верхнему уровню 10 автоматически включается регистратор времени выработки, контролируемой дозы топлива. Регистратор времени выключается при снижении давления до величины, соответствующей

нижнему уровню 11. Связь между изменением давления АР и массой топлива, выра- ботанной в одном цикле измерении устанавливается соотношением

m(Vil + V2l) -p (FMe +FHT)H-/D

(FM,+FH,,AL,

где АР р g -H - измерение гидростатического давления в цикле измерения;

р - плотность топлива; g - ускорение свободного падения.

Следовательно, секундный расход топлива будет равен

о m ( Рме + FHT ) А Р „ АР

ti Т-g-i K -fгде т- время измерения АР в цикле измерения;

к (Рме+Рнт)

постоянная для данного устройства величина.

Таким образом, измеряя изменение давления АР и время т, за которое происходит это изменение давления можно определить массовый расход топлива. Измеряя одновременно объемный и массовый расход топлива, можно определить плотность топлива.

Использование: измерение расхода топлива двигателем внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит мерную емкость 1 с топливом, соединенную трубопроводами 2 и 3 с бензонасосом и двигателем соответственно, измерительную трубку 8, на которой ус- тановлены верхний 10 и нижний 11 фотодиодные датчики уровня, датчик давления 14, соединенный с регистратором. Это позволяет измерять объемный и массовый расход топлива. 1 ил.

Формула изобретения Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее соединенную с бензонасосом накопительную емкость, посредством первого клапана связанную с атмосферой, мерную емкость, вторым клапаном связанную с накопительной емкостью, измерительную трубку с двумя датчиками уровня, связанную с мерной емкостью в нижнем сечении, все три емкости связаны между собой в верхнем сечении, регистратор, первым и вторым входом подключенный к датчикам уровня, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения массового расхода топлива, оно снабжено дифференциальным датчиком давления, входы которого соединены соответственно с нижним и верхним сечением измерительной емкости, а выход с третьим входом регистратора.