Способ определения расхода топлива Советский патент 1993 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения малых расходов жидкостей, в частности, в расходомерах топлива в автомобилях..

Целью изобретения является повышение точности за счет учета газовых включений. .

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения расхода, заключающемся в периодическом перемещении диафрагмы топливного насоса, по крайним положениям которой судят о расходе топлива из поддиафрагменной полости насоса в напорный трубопровод, предварительно заполняют напорный трубопровод топливом с минимальным содержанием в нем газовых включений, возбуждают в напорном трубопроводе электромагнитные колебания и фиксируют опорное значение резонансной частоты, при периодическом перемещении диафрагмы- возбуждают электромагнитные колебания в поддиафрэгменной полости топливного насоса и в напорном трубопроводе, измеряют максимальную разность значений резонансных частот за один цикл перемещения диафрагмы и значение текущей резонансной частоты в напорном трубопроводе, определяют разность между опорным и текущим значениями резонансных частот в напорном трубопроводе, а расход топлива определяют по произведению этих разностей.

Сущность способа заключается в то, что в поддиафрагменной полости диафрагмен- ного насоса и с напорном трубопроводе возбуждают электромагнитные колебания, собственные частоты которых связаны с перемещением диафрагмы диафрагменного насоса, с наличием газовых включений в потоке и электрофизическими свойствами измеряемого топлива. Расход топлива определяют путем произведения разностей резонансных частот поддиафрагменной полости,соответствующих нижнему и верхнему положениям при ее перемещении и опорной и текущей значений резонансных частот напорного трубопровода. Это позвосо

с

со со ел

ю о

ляет исключить ошибку измерения, вызванную изменением параметров потока - сплошности (параметра характеризующего наличие газовых включений), температуры, и связанные с ней изменения диэлектриче- ских свойств топлива.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит диафрагменный насос 1 с трубками, элемент связи 2 в виде отрезка длинной линии для возбуждения высокочастотных колебаний в поддиафраг- менной полости насоса, первый автогенератор 3, первый делитель 4, Т-образный диэлектрический напорный трубопровод 5, включающий в себя вертикальную заглушенную с одного конца трубку с проводящим экраном 6 и расположенными на ее наружной поверхности проводящими сегментами 7-8, установленными с зазором друг от друга, горизонтальную трубку с проводящим экраном 9 и расположенными на ее наружной поверхности проводящими сегментами 10-11, установленными с зазором друг от друга, первую и вторую катушки 12 и 13, второй автогенератор 14, третью и четвертую катушки 15 и 16, третий автогенератор 17, второй и третий делители 18 и 19, и подключенный к выхода первого, второго и третьего делительный блок для обработки данных 20.

Способ определения расхода топлива, перекачиваемого диафрагменным насосом по трубопроводу в карбюратор реализуют следующим образом.

Согласно принципу действия диафраг- менного насоса при заполнении рабочей полости над диафрагмой топливом через входную трубку, пружина диафрагмы сжимается и диафрагма перемещается вниз. После этого под воздействием пружины диафрагма перемещается вверх и топливо через выходную трубку поступает в трубопровод. В силу этого использование диафрагмы при ее перемещении вниз и вверх позволяет определить мгновенный расход топлива, которое перекачивается насосом по трубопроводу.

В устройстве, реализующем предлагаемый способ, сигнал первого автогенератора 3 через элемент 2 подается в поддиафраг- менную полость насоса 1, в которой возбуждаются высокочастотные колебания, определяющие собственную частоту образованного указанной полостью резонатора. На выходе первого автогенератора измеряется сдвиг резонансной частоты возбужденной поддиафрагменной полости, связанной с перемещением диафрагмы.

0

5

0

0

5

5

0

5

Обозначим тн как резонансную частоту поддиафрагменной полости при нахождении диафрагмы в нижнем положении, соответствующем полному заполнению рабочей полости топливом, fa как резонансную частоту поддиафрагменной полости при нахождении диафрагмы в верхнем положении, соответствующем количеству топлива, вытесненному из рабочей полости в трубопровод. Тогда по разности

f-fH-fe(1)

можно определить мгновенный расход топлива, перекачиваемого насосом по трубопроводу и обеспечить независимость результата измерения от температурных влияний на электрофизические свойства измеряемой среды. Далее сигнал с выхода автогенератора после преобразования в первом делителе 4 поступает в блок обработки данных 20.

В системе подачи топлива в потоке контролируемой среды из-за дросселирования имеет место наличие пузырькового газа, концентрацию которого следует учитывать при измерении расхода топлива, перекачиваемого диафрагменным насосом. Поэтому для получения истинного значения расхода топлива необходимо определение сплошности потока топлива в трубопроводе, по которому перекачивается измеряемая среда.

Для этого измеряемую среду направляют в вертикально заглушенную с одного конца и горизонтальную трубки, входящие в состав Т-образного диэлектрического напорного трубопровода 5. Сигналом второго 14 и третьего 17 автогенераторов обеспечивают высокочастотные колебания соответственно в двух идентичных резонаторах: дополнительного, образованного проводящим экраном 6, проводящими сегментами 7 и 8 первой 12 и второй 13 катушками и основного, образованного проводящими экраном 9, проводящими сегментами 10 и 11, третьей 15 и четвертой 16 катушками. Собственные частоты этих резонаторов, измеренных на выходах автогенераторов 14 и 17, позволяют определить диэлектрическую проницаемость топлива и сплошность потока. Взаимно перпендикулярное расположение трубок способствует поддержанию минимального различия по температуре. Кроме того, благодаря подобной конструкции, поток в вертикальной трубке можно считать практически без газовых включений, т.е. со сплошностью S 1. Следовательно, для обеспечения результата измерения сплошности, независимого от влияния температуры и изменения диэлектрических свойств контролируемой среды, достаточно оценить частоты fi и h сигналов на выходах

второго 14 и третьего 17 автогенераторов и осуществить их вычитание. Если разность f2 - ft 0, то в обоих резонаторах сплошность , при разности fa - fi Ј О S 1. т.е. алгоритм определения сплошности имеет вид

S 1-K(f2-fi),

где К - постоянная величина и выбира- ется из условия, что при сплошности потока, равной нулю, должно быть К (f2 - f i) 1. В соответствии с этим выходные сигналы указанных автогенераторов после их преобразования во втором 18 и третьем 19 делителях поступают в блок для обработки данных по его двум другим входам. В этом блоке, после проведения соответствующих преобразований информативных сигналов, по произведению разности частот, рассчи- танной согласно выражению (1) и величины S, связанной со сплошностью потока выражением (2), судят о мгновенном значении расхода топлива, перекачиваемого диаф- рагменным насосом. При этом результаты измерения не зависят от изменения температуры, диэлектрических свойств контролируемой среды.

10 1520 25 Формула изобретения Способ определения расхода топлива, заключающийся в периодическом перемещении диафрагмы топливного насоса, по крайним положениям которой судят о расходе топлива из наддиафрагменной полости насоса в напорный трубопровод, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет учета газовых включений, предварительно заполняют напорный трубопровод топливом с минимальным содержанием в нем газовых включений, возбуждают в напорном трубопроводе электромагнитные колебания и фиксируют опорное значение резонансной частоты, при периодическом перемещении диафрагмы возбуждают электромагнитные колебания в поддиафрагменной полости топливного насоса и в напорном трубопроводе, измеряют максимальную разность значений резонансных частот за один цикл перемещения диафрагмы и значение текущей резонансной частоты в напорном трубопроводе, определяют разность между опорным и текущим значениями резонансных частот в напорном трубопроводе, а расход топлива определяют по произведению этих разностей.

Использование: в технике расходомет- рии. Сущность изобретения: предварительно определяют опорное значение резонансной частоты в напорном трубопроводе, заполненном топливом с минимальным содержанием газовых включений. При периодическом перемещении диафрагмы возбуждают электромагнитные колебания в поддиафрагменной полости топливного насоса и в напорном трубопроводе измеряют максимальную разность значений резонансных частот за один цикл перемещения диафрагмы и значение текущей резонансной частоты в напорном трубопроводе и определяют разность между опорным и текущим значениями резонансных частот в напорном трубопроводе. О расходе судят по произведению этих разностей. 1 ил.

Вход

I Выход

13-10