УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ДИЗЕЛЕМ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения расхода топлива дизеля при его диагностировании в процессе эксплуатации, при конструировании новых двигателей или модернизации существующих
Известен прибор для определения расхода топлива [1]. Важнейшей деталью прибора является прецизионный поршень, который при проведении измерений совершает возвратно-поступательное движение, управляемое электромеханическими клапанами двойного действия. Когда один из клапанов соединяет одну из надпоршневых магистралей с впускным отверстием, другая надпоршневая полость соединяется с выпускным отверстием. В конце хода поршень замыкает управляющие контакты и с помощью транзисторов в электрической цепи изменяет положение клапанов, вследствии чего впускное и выпускное отверстия соединяются с противоположными надпоршневыми полостями.
3
При непрерывном течении топлива поддерживается возвратно-поступательное движение поршня, а счетчик импульсов, включенный в транзисторную цепь, через каждые два хода отмечает расход 10 см топлива.
Недостатками данного устройствами являются: наличие прецизионных деталей, что усложняет технологию изготовления и стоимость прибора; наличие возвратно-поступательного движения деталей (поршня, клапанов, штока), что вызывает повышенный износ указанных деталей и снижает надежность работы прибора. Кроме того неизбежны утечки топлива из одной надпоршневой полости в другую под действием разности давлений в полостях. Этот недостаток снижает точность измерений прибора.
Известен расходомер топлива двигателем [2], чувствительным элементом которого является вертушка, помещенная внутри конического раструба корпуса. До раструба установлен пластинчатый струевыпрямитель. Скорость вращения вертушки, пропорциональную расходу топлива, измеряют при помощи тахометрического узла, состоящего из магнита, колпачка и двух противоположных спиральных пружин, связанных с осью и корпусом. С осью колпачка связан ротор бесконтактного сельсина-датчика и сельсина-приемника, соединяющиеся друг с другом при помощи проводов. Питание сельсинов осуществляется от сети переменного тока напряжением 115 В, частотой 400 Гц через трансформатор.
Данный расходомер обладает значительной погрешностью измерений 2,5%. Для его работы необходим источник питания напряжением 115 В и с частотой 400 Гц, что увеличивает стоимость изготовления и эксплуатации прибора. Эти недостатки делают невозможным применение
рассматриваемого расходомера на автотранспортных средствах. При течении через прибор топлива оно испытывает значительные гидравлические сопротивления в вертушке, коническом раструбе и струевыпрямителе. А любое гидравлическое сопротивление уменьшает давление и скорость топлива, подаваемого к ТНВД и, тем самым, снижающее надежность его работы.
Известен расходомер топлива [3], содержащий корпус, поддон, зажатую между ними диафрагму, шток с возможностью свободного перемещения в направляющей втулке из фторопласта, магнита, установленного в верхней части штока и воздействующего при перемещении диафрагмы со штоком на два расположенных в каналах корпуса геркона, связанные с электронным блоком, который в свою очередь связан с электронным клапаном, а также пружину, установленную между корпусом и диафрагмой, и датчик температуры, установленный в корпусе расходомера и связанный электрически с вычислительным блоком.
Однако данный расходомер имеет подвижные детали (диафрагму, пружину, шток) при износе которых надежность и точность работы расходомера будут снижаться. Кроме того, при использовании рассматриваемого расходомера топлива увеличивается время замера, так как при движении диафрагмы вниз нагнетание топлива в систему не происходит.
Известно устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания [4], которое принято за прототип (29.08.2006 г. МПК G01F 9/00) и, содержащее снабженный емкостным датчиком уровня герметичный расходный бак, через запорный вентиль на его входе и фильтр тонкой очистки топлива соединенный с топливным насосом низкого давления и подключенный к топливному насосу высокого давления системы топливоподачи двигателя, регистрирующий прибор и дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход к регистрирующему прибору, причем в него дополнительно введены расходный бак со встроенным емкостным датчиком уровня топлива, соединенный с топливным насосом высокого давления для приема избыточного топлива, возвратившегося в топливный бак, запорный вентиль, установленный на выходе дополнительного расходного бака, и дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход - к регистрирующему прибору.
Недостатком данного устройства является его недостаточно высокая точность измерения, так как устройство не регистрирует количество топлива просочившегося между иглами и распылителями форсунок и сливаемого в топливный бак.
Этот недостаток не обеспечивает возможность диагностирования пар направляющих игл и распылителей форсунок по количеству просачивающегося между ними топлива, что ограничивает функциональные возможности устройства.
К недостаткам устройства следует отнести и применение запорных
вентилей, что увеличивает трудоемкость операций выполняемых при замере расхода топлива двигателем и увеличивает время замера.
Технический результат направлен на повышение точности измерения расхода топлива, сокращение времени выполняемых операций и расширение функциональных возможностей расходомера.
Технический результат достигается тем, что устройство для замера расхода топлива двигателем внутреннего сгорания, содержащее снабженный емкостным датчиком уровня топлива левый герметичный расходный бак фильтр тонкой очистки, соединенный с топливным насосом низкого давления и подключенный к топливному насосу высокого давления системы топливоподачи двигателя, регистрирующий прибор и дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход - к регистрирующему прибору, центральный герметичный расходный бак со встроенным емкостным уровнем топлива, соединенный с топливным насосом высокого давления для приема избыточного топлива, возвратившегося в топливный бак и дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход к регистрирующему прибору, при этом в устройство для измерения расхода топлива дополнительно введены правый герметичный расходный бак со встроенным датчиком уровня топлива, соединенный топливопроводом с форсунками для приема топлива, просочившегося между иглами и распылителями форсунок и сливаемого из правого герметичного расходного бака в топливный бак, дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход к регистрирующему прибору, причем на выходах центрального и правого герметичных расходных баков и на входе в левый герметичный расходный бак установлены электромагнитные клапаны, электрические обмотки которых через электрические выключатели соединены с положительным полюсом источника постоянного тока.
Отличительными признаками от прототипа устройства для измерения расхода топлива дизелем является то, что в него дополнительно введены правый герметичный расходный бак со встроенным датчиком уровня топлива, соединенный топливопроводом с форсунками для приема топлива, просочившегося между иглами и распылителями форсунок и сливаемого из правого герметичного расходного бака в топливный бак, дифференциатор, вход которого подсоединен к емкостному датчику уровня, а выход к регистрирующему прибору, причем на выходах центрального и правого герметичных расходных баков и на входе в левый герметичный расходный бак установлены электромагнитные клапаны, электрические обмотки которых через электрические выключатели соединены с положительным полюсом источника постоянного тока.
На чертеже представлена схема описываемого устройства. Устройство содержит левый 1, центральный 2 и правый 3 герметичные расходные топливные баки, снабженные емкостными датчиками уровней топлива 4, 5, 6, электромагнитные клапаны 7, 8, 9, дифференциаторы 10, 11, 12,
регистрирующий прибор 13. Левый герметичный расходный бак 1 и электромагнитный клапан 7 размещены между фильтром тонкой очистки топлива 14 и топливным насосом высокого давления (ТНВД) 15.Центральный герметичный расходный бак 2 и электромагнитный клапан 8 размещены в магистрали 16 из которой избыточное топливо из ТНВД 15 сливается в топливный бак (на чертеже не показан). Правый герметичный расходный бак 3 и электромагнитный клапан 9 размещены в топливной магистрали 17. Через магистраль 17 осуществляется слив топлива, просачивающегося между иглами и распылителями форсунок 18, 19, 20, 21 в топливный бак.
Дифференциаторы 10, 11, 12 с помощью электрических проводов 22, 23 и 24 соединены с емкостными датчиками уровня топлива 4, 5 и 6. В электрические обмотки электромагнитных клапанов 7, 8, 9 электрический ток поступает от положительного полюса источника постоянного тока через электрические провода 25, 26, 27 при замыкании контактов электрических включателей 28, 29, 30.
Дифференциаторы 10, 11, 12 и регистрирующий прибор 13 выполнены на микропроцессорной схеме.
Устройство работает следующим образом.
При работе двигателя контакты электрических выключателей 28, 29, 30 разомкнуты, электромагнитные клапаны 7, 8, 9 открыты и топливо под давлением, создаваемым топливом насосом низкого давления 31 перетекает из топливного бака через фильтр тонкой очистки топлива 14, открытый электромагнитный клапан 7, левый герметичный расходный топливный бак 1 в ТНВД 15. В этом случае объем воздуха находящегося над топливом в баке 1 будет уменьшаться. Из ТНВД 15 часть топлива впрыскивается через форсунки 18, 19, 20, 21 в цилиндры двигателя, а избыточное топливо через магистраль 16, центральный герметичный топливный бак 2, открытый электромагнитный клапан 8 будет сливаться в топливный бак вместе с парами топлива и воздухом, находящимися в топливе. При работе двигателя часть топлива просачивается между иглами и распылителями форсунок 18, 19, 20, 21 и через магистраль 17, правый герметичный расходный бак 3, электромагнитный клапан 9 сливается в топливный бак. Герметичные расходные баки 2 и 3 будут опорожнены.
Перед замером расхода топлива при работающем двигателе внутреннего сгорания необходимо замкнуть контакты электрических включателей 28, 29 и 30. При этом электрический ток будет протекать от положительного полюса источника постоянного тока через электрические провода 25, 26 и 27 и через электрические обмотки электромагнитных клапанов 7, 8 и 9 к отрицательному полюсу источника постоянного тока. При протекании электрического тока через электрические обмотки электромагнитных клапанов 7, 8 и 9 вокруг обмоток возникает магнитное поле под действием которого клапаны 7, 8, 9 закрываются. В этом случае уровень топлива в левом герметичном расходном баке 1 будет уменьшаться, а в баках 2 и 3
увеличиваться. Подача топлива к ТНВД 15 осуществляется из левого расходного бака 1 под давлением сжатого в нем воздуха. Электрический сигнал поступает от датчика уровня 4 по электрическому проводу 22 через дифференциатор 10 на вход регистрирующего прибора 13. Избыточное топливо поступает из ТНВД 15 в центральный расходный бак 2. Электрический сигнал с датчика уровня 5 поступает по электрическому проводу 23 на вход дифференциатора 11. Сигнал с выхода дифференциатора 11 поступает на вход регистрирующего прибора 13. Регистрирующий прибор 13 определяет скорость изменения уровня топлива в центральном расходном баке 2.
Топливо, просачивающееся между иглами и распылителями форсунок 18, 19, 20, 21 поступает по магистрали 17 в правый расходный бак 3. Электрический сигнал с датчика уровня 6 поступает по электрическому проводу 24, на вход дифференциатора 12 и на вход регистрирующего прибора 13.
После выполнения замера расхода топлива дизелем электрические выключатели 28, 29 и 30 выключают. При этом элекромагнитные клапаны 7, 8 и 9 открываются.
В случае необходимости замера количества просачивающегося топлива между иглами и распылителями форсунок 18, 19, 20, 21 необходимо замкнуть контакты электрического включателя 30. По количеству просачиваемого топлива можно сделать вывод об исправности форсунок. При необходимости замера количества избыточного топлива, поступающего из ТНВД 15, необходимо замкнуть контакты электрического включателя 29. По количеству поступающего топлива (путем сравнения с эталонными данными) можно сделать вывод о работоспособности топливных насосов высокого и низкого давления и фильтра тонкой очистки топлива.
Таким образом заявляемое устройство расширяет функциональные возможности расходомера топлива двигателя внутреннего сгорания, повышает точность измерения расхода топлива и сокращает время, выполняемых при замерах расхода топлива операций.
Источники информации:
1. О.Фламиш. Диагностика автомобилей. М.: Транспорт. 1973: 207 с.
2. Л.Г.Яковлев. Приборы контроля работы силовых установок. Машиностроение. М.: 1969: 300 с.
3. Патент РФ на полезную модель №48410. Расходомер топлива от 10 октября 2005 г. МПК G01F 9/00. Авторы: Пузевич Н.Л., Селюк Д.В., Агеев П.К., Иванов В.А., Панрилочкин И.В.
4. Патент РФ на изобретение №2274835. Устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания от 20 апреля 2006 г. МПК G01F 9/00. Авторы: Довнар А.Б., Селюк Д.В., Залюбовский А.Ф., Петров К.Э.