СИСТЕМА УЧЕТА РАСХОДА ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Система учета расхода топлива двигателя внутреннего сгорания
транспортного средства
Полезная модель относится к измерению массы жидкостей, в частности, топлива для двигателей внутреннего сгорания при пропускании его через измерительные устройства непрерывным потоком.
Известно устройство для измерения расхода в двигателе внутреннего сгорания, применяемое при проведении эксплуатационных и реостатных испытаний тепловозов (SU, авторское свидетельство № 1242744, кл. G01M 15/00, опубл. 1986 г.). Недостатком данного устройства является наличие одного первичного преобразователя потока, из-за чего требуется при установке устройства переделка топливной системы из проточной в тупиковую, отсутствие возможности компьютерного сбора данных по расходу, незащищенности получаемых данных из-за свободного доступа к ним.
Известно устройство (статья «Расходомеры топлива для тепловозов в журнале «Электрическая и тепловозная тяга, №9 1982 г.) - дистанционный топливомер типа ДТ для измерения расхода топлива , включаемое по проточной схеме топливоснабжения дизеля. Это устройство разностного типа содержит два измерительных элемента на входе в дизель и на выходе из него. Топливомер содержит также блок питания и указатель расхода и количества топлива. Информацию о количестве и расходе топлива можно вывести
на внешние устройства индикации и регистрации. Недостатком указанного устройства является невозможность учета им массового расхода топлива и незащищенность от несанкционированного ввода и вывода информации.
Известна установка в топливную систему тепловозного дизеля 2-2Д49 двух расходомеров типа ОР-40, одного на линии нагнетания, другого на линии слива (статья в журнале «Тяжелое машиностроение  №7 1999 г., В.В.Домогацкий, В.З.Какоткин, Л.С.Туров «Универсальные широкодиапазонные образцовые роликолопастные расходомеры и счетчики количества жидкости и газа ). Разность показаний этих расходомеров является количеством топлива, израсходованного дизелем. В роли вычислителя здесь выступает прибор МС-75, который измеряет, фиксирует и запоминает общий объем, прошедший через расходомер. Кроме того, прибор МС-75 позволяет определить также разность объемов и расходов двух первичных преобразователей, расход, время работы и время проведения эксперимента. Прибор МС-75 имеет порт для подключения компьютера (устройства считывания). Недостатком этого устройства является отсутствие определения массового расхода топлива, незащищенность от несанкционированного ввода и вывода информации, отсутствие возможности подключения устройства к системам диагностики двигателя внутреннего сгорания и управления транспортным средством.
2
Известно устройство - FuelCom (Progressive Raill 997-4 p63), которое обеспечивает полную температурно-вязкостную компенсацию топлива для приведения к одному объему. Устройство содержит два первичных преобразователя на входе в дизель и на выходе из него. Недостатком устройства является отсутствие компенсации по плотности топлива, т.е. отсутствует учет массового расхода топлива и то, что из-за расположения панели управления на вычислителе не исключено несанкционированное вмешательство в работу вычислителя. Отсутствует возможность подключения устройства к системам диагностики двигателя внутреннего сгорания и управления транспортным средством.
Известна система, принятая за прототип, регистрации потока топлива для применения на дизельных транспортных средствах (Modem Railroads, 1980, №10, p.66). Система дает показания о текущем расходе топлива, суммарном расходе топлива, оставшемся топливе в баке. Система оборудована температурной компенсацией, обеспечивающей учет изменения в вязкости и удельном весе при измерении расхода в нагнетательном и сливном трубопроводах. Недостатком данной системы является отсутствие архивации данных и возможности вывода их для последующей с ними работы, отсутствия возможности ввода действительных значений плотности топлива и учета возможного изменения его величины с учетом смешивания с остатками топлива в баке, отсутствие возможности подключения устройства к системам диагностики двигателя внутреннего сгорания и управления транспортным
средством.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности регистрации суммарного массового расхода топлива двигателем внутреннего сгорания нри расширении функциональных возможностей устройства: компьютерному сбору и обработки данных по расходу, повышение степени заш;ищенности получаемых данных из-за невозможности несанкционированного доступа к ним без использования устройства считывания, для диагностики двигателя внутреннего сгорания и управления транспортным средством.
Указанный технический результат достигается тем, что система учета расхода топлива двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, содержащая два первичных преобразователя расхода, два термометра, размещенных на нагнетательном и сливном трубопроводах топлива, вычислитель, состоящий из микроконтроллера, панели индикации, архива, электронных часов реального времени, порта, два формирователя импульсов, соединенных с преобразователями расхода и вычислителем, блока питания, связанного с вычислителем, снабжена не менее чем одним устройством стабилизации потока топлива, устанавливаемым в нагнетательном и/или сливном трубопроводах, устройством считывания, подключаемого к порту для вывода всего объема информации из архива и ввода значений объема и плотности заправленного топлива, а вычислитель системы снабжен вторым портом для
4
подключения к системам диагностики двигателя внутреннего сгорания и автоматики транспортных средств. Кроме этого, одно устройство считывания предназначено для подключения к вычислителям нескольких двигателей внутреннего сгорания транспортного средства.
Сущность полезной модели поясняется схемой, на которой представлена система учета расхода топлива двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.
Система содержит два первичных преобразователя 1 и 2 расхода , расположенных на нагнетательном 3 и сливном 4 трубопроводах топлива двигателя 5 внутреннего сгорания с топливным баком (на схеме не показан), устанавливаемого на транспортном средстве, два формирователя 6 и 7 импульсов, два термометра 8 и 9, размещенных на нагнетательном 3 и сливном 4 трубопроводах двигателя 5 внутреннего сгорания вблизи от первичных преобразователей 1 и 2 расхода, одно или несколько устройств 10, 11, 12, 13 стабилизации потока (на схеме показано их максимальное число - 4), вычислителя 14, включающего в себя микроконтроллер 15, панель 16 индикации, архив 17, электронные часы 18 реального времени, два порта: 1-й - 19, 2-й - 20, а также система содержит блок 21 питания и устройство 22 считывания, связанные с вычислителем 14. Формирователи 6 и 7 импульсов соединены соответственно с преобразователями 1 и 2 расхода и вычислителем 14. Устройство 22 считывания предназначено для вывода всего объема информации, касающейся топлива, из вычислителя 14 и ввода значений объема заправленного топлива и его плотности в вычислитель 14. Вычислитель 14 в свою очередь связан через 2-й порт 20 с системами диагностики двигателя внутреннего сгорания и автоматики транспортного средства.
Система учета расхода топлива работает следующим образом.
При помощи двух первичных преобразователей 1 и 2 расхода турбинного типа измеряют объемный расход топлива на входе в двигатель 5 внутреннего сгорания и на выходе из него. Равномерное протекание топлива через первичные преобразователи 1 и 2 является предпосылкой для точного измерения расхода топлива. В топливных системах двигателей внутреннего сгорания транспортных средств равномерное протекание топлива отсутствует. Равномерное протекание топлива в системе обеспечивают установкой одного или нескольких устройств 10, 11, 12, 13 стабилизации потока. Электрические сигналы с преобразователей 1 и 2 расхода поступают в формирователи 6 и 7 импульсов, а оттуда в микроконтроллер 15 вычислителя 14. Сюда же поступают сигналы с термометров 8 и 9, которые измеряют температуру топлива в местах измерения расхода, т.е. на входе и выходе из двигателя внутреннего сгорания. С помощью временно подключаемого к вычислителю 14 устройства 22 считывания через порт 19 в микроконтроллер 15 вводят параметры заправленного в топливный бак двигателя внутреннего сгорания по плотности топлива и объему, производят первоначальную установку даты и времени часов 18 реального времени.
Вычисляют новые значения объема топлива в баке и новое значение плотности, с учетом находящегося в баке остатка топлива с помощью микроконтроллера 15, который подсчитывает число импульсов, поступающих с каждого формирователя 6 и 7 импульсов, формирующих сигналы с соответствующих преобразователей 1 и 2 расходов, по градуировочной зависимости, заложенной в память микроконтроллера 15, переводят число импульсов в объемный расход, приводят плотность топлива к плотности, соответствующей температуре топлива, измеренной в местах измерения расхода топлива, т.е. размещения преобразователей 1 и 2 расхода и термометров 8, 9 по специальной зависимости, вычисляют массовый расход топлива на входе в двигатель внутреннего сгорания и на выходе из него, т.е. по каждому преобразователю расхода, вычисляют массовый расход топлива двигателя внутреннего сгорания как разность на входе в двигатель внутреннего сгорания и на выходе из него, определяют израсходованное топливо суммированием текущих значений массового расхода топлива двигателя внутреннего сгорания и остаток топлива в баке транспортного средства вычитанием из объема топлива в баке величины израсходованного топлива. На панель 16 индикации выводят по вызову текущие значения массовых расходов топлива двигателем внутреннего сгорания, суммарное значение температуры топлива, времени (в часах и минутах), объемов заправленного, израсходованного топлива и его остатка в баке. Стабилизированное напряжение постоянного тока преобразователи 1 и 2 расхода, вычислитель 14 получают от блока 22 питания. Архивируют в архиве 17 вычислителя 14 данные по расходу топлива, привязывают их к дате и времени. Вся информация из памяти архива 17 через порт 19 может быть передана на устройство 22 считывания для дальнейшей ее компьютерной обработки. Вычисленные значения массового расхода топлива передают через второй порт 20 на системы диагностики двигателя внутреннего сгорания и автоматики транспортного средства. Наличие одного устройства считывания, например, в локомотивном депо или ином месте базирования транспортных средств обеспечивает единый характер контроля за сбором информации по расходованию топлива в депо. Предусмотрена возможность считывания информации во время одного из технических обслуживании транспортного средства, проходящего с интервалом 5-15 суток.
Предлагаемая полезная модель позволяет снизить минимум на 1,5 % потери топлива, связанные с несанкционированными сливами; на 5% уменьшить «пережог топлива, благодаря своевременному снятию машин с эксплуатации по диагностическим показателям, минимум на 1% уменьшить расход топлива при контроле за топливными характеристиками при реостатной настройке, резко снизить расход топлива в эксплуатации (на 10-15%) благодаря оптимизации режимов движения.