ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЙ РАСХОДОМЕР ТОПЛИВА

Полезная модель относится к контрольно-измерительным средствам для учета расхода топлива двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано в системе научно-исследовательских организаций и конструкторских бюро, занимающихся разработкой комбинированных систем контроля и управления режимами работы сельскохозяйственной техники
Известен универсальный объемный расходомер топлива, содержащий корпус с жестко закрепленными на нем электромагнитными клапанами и электронным блоком, к которому подключены элементы получения измерительного сигнала, в состав которых входит планка с оптическим растром, электромагнитные клапаны с элементами их управления и измерительная схема, две ветви которой предназначены, соответственно, для измерения суммарного и текущего расходов, при этом ветвь для измерения суммарного расхода имеет цифровой выход, внутренняя полость корпуса разделена на две части с помощью упругой диафрагмы, с которой жестко соединена планка с оптическим растром, в верхней части корпуса расположены элементы управления электромагнитными клапанами в виде фотодиода и светодиода, жестко закрепленные на внутренней поверхности корпуса, и флажка, жестко соединенного с упругой диафрагмой, а в нижней части корпуса расположены элементы получения измерительного сигнала, включающие подключенные к электронному блоку фотодиод и светодиод, жестко закрепленные на внутренней поверхности корпуса, при этом электромагнитные клапаны соединенные с верхней и нижней частями корпуса, закрытого сверху защитным кожухом, с помощью каналов, а вторя ветвь измерительной схемы также имеет цифровой выход (RU №2273001, МПК G01F 9/00, 3/20, опубл. 27.03.2006).
Недостатками известного устройства являются: ограниченность применения, так как оно не может быть использовано в современных комбинированных системах контроля и управления режимами работы сельскохозяйственной техники, где на регулятор режимов работы двигателя внутреннего сгорания должен подаваться сигнал, представляющий собой производную по времени от текущих значений контролируемого эксплуатационного параметра (расхода топлива); диафрагменная конструкция датчика приводит к появлению нелинейности в работе расходомера, что допустимо при измерении суммарного и текущих значений расхода топлива, и не допустимо, при измерении производной по времени текущих значений расхода топлива, так как это приводит к существенным погрешностям измерения.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей предлагаемого устройства, повышение точности измерения производной по времени текущих значений расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания за счет устранения нелинейности работы датчика расходомера.
Технический результат достигается тем, что дифференцирующий расходомер топлива содержит разделенный на две внутренние полости корпус с жестко закрепленными на внутренней его поверхности электромагнитными клапанами, закрытыми защитным кожухом, и электронный блок, к которому подключены элементы получения измерительного сигнала, включающие фотодиод и светодиод, жестко закрепленные на внутренней поверхности корпуса, и планка с оптическим растром, а также элементы управления электромагнитными клапанами в виде фотодиода и светодиода, жестко закрепленных на внутренней поверхности корпуса, и флажка. Электромагнитные клапаны соединены с верхней и нижней частями корпуса с помощью каналов. Внутренняя полость корпуса разделена на две части с помощью поршня. В нижней полости корпуса жестко закреплены закрытые защитным кожухом электромагнитные клапаны, в элементах управления которых флажок, а в элементах получения измерительного сигнала планка с оптическим растром жестко соединены с поршнем. Электронный блок содержит устройство цифровой индикации производной по времени текущих значений расхода топлива, устройство дифференцирования поступающего измерительного сигнала и устройство управления работой электромагнитных клапанов, первый и второй входы которого соединены с выходами электромагнитных клапанов, а третий и четвертый выходы - с элементами управления электромагнитными клапанами в виде двух фотодиодов и двух светодиодов, элементы получения измерительного сигнала в виде фотодиода и светодиода подключены к входу устройства дифференцирования поступающего измерительного сигнала, выход которого подключен к входу устройства цифровой индикации производной по времени текущих значений расхода топлива.
На чертеже изображена структурная схема дифференцирующего расходомера топлива. Устройство содержит корпус 1, в нижней внутренней полости которого жестко закреплены электромагнитные клапаны 2 и 3, закрытые защитным кожухом 4, а также электронный блок 5. Внутренняя полость корпуса 1 разделена на две части А и Б с помощью поршня 6 с жестко закрепленным штоком 7. Электромагнитные клапаны 2 и 3 соединены с верхней А и нижней Б внутренними частями корпуса 1 с помощью каналов 8-11. Выходы электромагнитных клапанов 2 и 3 соответственно подключены к первому и второму входам устройства 12 управления работой электромагнитных клапанов электронного блока 5. Третий и четвертый входы устройства 12 управления работой электромагнитных клапанов подключены к элементам управления электромагнитными клапанами в виде двух фотодиодов 13, 14 и двух светодиодов 15, 16, жестко закрепленных на внутренней поверхности нижней части Б корпуса 1, и флажка 17, жестко соединенного с поршнем 6. Элементы получения измерительного сигнала в виде фотодиода 18 и светодиода 19, жестко закрепленных на внутренней поверхности нижней части Б корпуса 1, и планки с оптическим растром 20, жестко соединенной с поршнем 6, подключены к входу устройства 21 дифференцирования поступающего измерительного сигнала электронного блока 5, выход которого подключен к входу устройства 22 цифровой индикации производной по времени текущих значений расхода топлива электронного блока 5.
Устройство работает следующим образом. Топливо от подкачивающего насоса двигателя внутреннего сгорания через электромагнитный клапан 2 поступает по каналу 8 в полость А. Под действием давления поступающего топлива поршень 6 и жестко прикрепленный к нему шток поршня 7, будет перемещаться вниз вытесняя из полости Б по каналу 11 через электромагнитный клапан 3 единичный объем топлива. При достижении поршневой системы крайнего нижнего положения перекрывается флажком 17 поток инфракрасного излучения от светодиода 15 на фотодиод 13. В этот момент происходит переключение электромагнитных клапанов 2, 3 и топливо от подкачивающего насоса будет поступать через клапан 2 по каналу 10 в полость Б. Под действием давления поступающего топлива поршень 6 и жестко прикрепленный к нему шток поршня 7, будут перемещаться вверх, вытесняя из полости А по каналу 9 через электромагнитный клапан 3 единичный объем топлива. При достижении поршневой системы крайнего верхнего положения перекрывается флажком 17 поток инфракрасного излучения от светодиода 16 на фотодиод 14. В этот момент происходит переключение электромагнитных клапанов 2, 3. Далее цикл работы повторяется. Поток инфракрасного излучения со светодиода 19 на фотодиод 18 путем перемещения планки с оптическим растром 20 будет прерываться с частотой пропорциональной изменению объема наполнения (опорожнения) полостей А и Б, то есть со скоростью изменения потребления топлива двигателем внутреннего сгорания. Далее импульсный ток фотодиода 18 поступает на вход устройства дифференцирования поступающего измерительного сигнала 21 электронного блока 5, где производится вычисление производной по времени текущих значений расхода топлива, высвечиваемое затем устройством цифровой индикации 22 электронного блока 5.
По сравнению с известным решением предлагаемое устройство позволяет использовать его в современных комбинированных системах контроля и управления режимами работы сельскохозяйственной техники. Кроме того, поршневая конструкция датчика позволяет полностью устранить нелинейности в работе расходомера и соответственно погрешности измерения производной по времени текущих значений расхода топлива.