CN104713608A - 一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置及其计量方法 - Google Patents
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Abstract
一种测定液体燃料消耗量的计量装置，包括一计量罐，一控制器，设置于计量罐壁面上的第一和第二液位传感器，一连接密闭的燃料供应装置和计量罐、一连接计量罐与燃料消耗装置的第一和第二燃料流通管路，以及控制燃料流入或流出计量罐的一个或多个系统部件。测定过程中，先将燃料输送到计量罐中，燃料液位到达第一液位传感器时停止，再将计量罐中的燃料输送到燃料消耗装置中，燃料液位到达第二液位传感器时停止。然后再往计量罐中输送燃料，周而复始。计量罐上两个液位传感器间的容量为定值，控制器根据液位传感器的信号变化情况可以计算出消耗了多少燃料。该装置具有结构简单，成本低廉等优点，同时利用该装置测量燃料消耗量具有精度高、准确性好、易于实现等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料消耗量的测量装置，同时涉及测定燃料消耗量的计量方法，该装置和方法主要用来测定并计算燃料消耗量，同时可以用于判断燃料消耗装置或设备的继航能力。
背景技术
直接醇类燃料电池以液态醇为燃料，具有系统结构简单，能量密度高，燃料补充方便等特点，特别适用于便携电源。在实际应用中需要让使用者知道还剩余多少燃料，或者还能正常运行多长时间。由于醇类燃料多为易燃品，受燃料罐体积的限制，不适合在燃料罐内放置液位传感器。在燃料罐外壁采用非接触式的传感器虽然可以检测液位，但是不利于燃料罐的快速更换，而且测量精度不高。通过测量消耗了多少燃料也可以间接地计算出剩余燃料。
美国专利US20060229764A1公开了一种液体数量监测方法与装置，采用带有容量信息的燃料罐，再测出消耗的燃料量，用燃料总量减去消耗的燃料量得出剩余燃料量。测量燃料消耗量时可以采用流量计，或者通过操作次数计算出燃料消耗量。流量计或者计量泵虽然可以精确的测量燃料流量，进而计算出燃料的消耗量，但是流量计和计量泵价格比较昂贵，势必会导致燃料电池成本上升。如果采用普通的液泵，流量会随着运行时间的增加而发生变化，进而导致燃料消耗量的计量出现误差。
综合来看，通过流量计或计量泵虽然能精确地测量出燃料的消耗量，但是会导致燃料电池成本大幅增加。
发明内容
本发明针对以上现有技术的不足，提供一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置及其计量方法。
一种测定液体燃料消耗量的计量装置，包括一计量罐，一控制器，设置于所述计量罐侧壁面上的第一液位传感器和第二液位传感器，所述第一液位传感器位于所述第二液位传感器所在平面的上方；
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐与燃料供应装置间的连接管路上设有控制燃料流入计量罐的一个或二个以上系统部件，于计量罐与燃料消耗装置间的连接管路上设有控制燃料流出计量罐的一个或二个以上系统部件；
第一液位传感器、第二液位传感器、以及系统部件与控制器信号连接，所述控制器通过控制流入或所流出所述计量罐的一个或多个系统部件的动作来实现燃料从密闭的燃料供应装置流向计量罐，或从计量罐流向燃料消耗装置。
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于所述计量罐与燃料供应装置连接管路上设有第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口经第一燃料流通管路与燃料供应装置相连，第三个端口经第二燃料流通管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐上方设有放空口；于第一燃料流通管路和第二燃料流通管路上分别设有进料泵；
进料泵和第一三通电磁阀作为系统部件分别与控制器信号连接。
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于所述计量罐与燃料供应装置连接管路上设有第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口经第一燃料流通管路与燃料供应装置相连，第三个端口经第二燃料流通管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐上方设有料液口；料液口处设有第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口与第二燃料流通管路相连，第三个端口放空；
第二三通电磁阀和第一三通电磁阀作为系统部件分别与控制器信号连接。
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于所述计量罐与燃料供应装置连接管路上设有第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口经第一燃料流通管路与燃料供应装置相连，第三个端口经第二燃料流通管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐上方设有料液口；料液口处设有第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二三个端口放空；所述三通的最后一个端口放空；
第二三通电磁阀和第一三通电磁阀作为系统部件分别与控制器信号连接。
所述计量装置测定液体燃料消耗量的计量方法，包括以下步骤，
1）燃料从计量罐流入燃料消耗装置：
燃料通过所述第一燃料流通管路流入计量罐，待计量罐中的燃料液位位于所述第一液位传感器时，所述控制器通过控制所述一个或多个系统部件的动作，断开所述第一燃料流通管路，同时打开所述第二燃料流通管路，燃料从计量罐流入燃料消耗装置；
2）燃料从密闭的燃料供应装置流入计量罐：
随燃料不断从计量罐流入燃料消耗装置，计量罐中的燃料液位逐渐降低，待计量罐中的燃料液位位于所述第二液位传感器时，所述控制器通过控制所述一个或多个系统部件的动作，断开所述第二燃料流通管路，同时打开所述第一燃料流通管路，燃料从密闭的燃料供应装置流入计量罐；
3）燃料消耗量的测定：
随燃料消耗量的不断消耗，控制器通过控制所述一个或多个系统部件的动作循环上述步骤1）和步骤2），并通过所述第一或第二液位传感器的信号变化频率以及计量罐第一和第二液位传感器之间的容积来测定燃料消耗量。
所述计量装置测定液体燃料消耗量的计量方法中，所述控制燃料流入所述计量罐的一个或多个系统部件包括一位于第一燃料流通管路的上的液体燃料泵、一与密闭的燃料供应装置连通的第一气体辅助泵、一连通计量罐上方与第二燃料流通管路的可以使计量罐形成负压的第一辅助管路中的一种或两种以上；
所述控制燃料流出所述计量罐的一个或多个系统部件包括一位于第二燃料流通管路的上的液体燃料泵、一与密闭的计量罐连通的第二气体辅助泵、一连通大气与计量罐上方的第二辅助管路中的一种或两种以上。
该装置可用于计量直接液体燃料电池系统的燃料消耗量，也可用于计量其它燃料位于密闭容器中且不易计量的燃料消耗设备的燃料消耗量。
本发明所述装置具有结构简单，成本低廉等优点，同时利用该装置测量燃料消耗量具有精度高、准确性好、易于实现等优点。
附图说明
图1一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置示意图。
图中101是控制器，102是燃料罐，103是第一液位传感器，104是第二液位传感器，105是计量罐，106是第一三通电磁阀，107是第二三通电磁阀，108是第二燃料流通管路，109是第一燃料流通管路。
图2另一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置示意图。
图中101是控制器，102是燃料罐，103是第一液位传感器，104是第二液位传感器，105是计量罐，106是第一三通电磁阀，108是第二燃料流通管路，109是第一燃料流通管路，201是第一进料泵，202是第二进料泵。
图3另一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置示意图。
图中101是控制器，102是燃料罐，103是第一液位传感器，104是第二液位传感器，105是计量罐，106是第三通一电磁阀，107是第二三通电磁阀，108是第二燃料流通管路，109是第一燃料流通管路，301是气泵辅助进料管线。
具体实施方式
实施例1
图1为一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置示意图。从图中可以看出，计量罐105上设有第一液位传感器103和第二液位传感器104，第一液位传感器103位于第二液位传感器104上方，一控制器101与第一液位传感器103和第二液位传感器104通过信号连接，计量罐105下方通过燃料管路与第一三通电磁阀106相连，第一三通电磁阀106同时分别通过第一燃料流通管路109和第二燃料流通管路108与燃料罐102和燃料消耗装置相连通，计量罐105上方通过燃料管路与第二三通电磁阀107相连，第二三通电磁阀107一端与大气相连通，另一端通过气体管路与第二燃料流通管路108相连通，控制器101通过接受第一和第二液位传感器的传来的信号来控制第一和第二三通电磁阀的动作。
上述实施例中燃料从燃料罐102经第一燃料流通管路109流入计量罐105以及燃料从计量罐105经第二燃料流通管路108流入燃料消耗装置的动力模式均是靠负压吸入的方式进行的。具体过程如下：工作开始时，计量罐105中无燃料，第一三通电磁阀106保持计量罐105与燃料罐102相连通，同时保持计量罐105与第二燃料流通管路108断开；第二三通电磁阀107保持计量罐105与第二燃料流通管路108相连通，同时保持计量罐105与大气连通的管路断开；因此，燃料罐102中的燃料在负压的作用下从燃料罐102流入计量罐105，随燃料的不断流入，第二液位传感器104感应到液位信号，并将此信号传递给控制器101，随着燃料的进一步流入，第一液位传感器103感应到液位信号，并将此信号传递给控制器101，控制器在同时接收到了第一和第二液位传感器传递的两个信号后，发出控制命令控制第一和第二三通电磁阀的动作，即此时第一三通电磁阀106保持计量罐105和第二燃料流通管路108的连通，保持计量罐105和燃料罐102断开，同时第二三通电磁阀保持计量罐105与大气相连通，并保持计量罐105与第二燃料流通管路108断开，此时计量罐105中的燃料在大气压力及第二燃料流通管路108负压的作用下流入燃料消耗装置，随着计量罐105中燃料的减少，第一液位传感器不再感应到液位信号，随着计量罐105中燃料的进一步减少，第二液位传感器也不再感应到液位信号，当控制器同时接收不到两个液位传感器的液位信号后，发出控制命令控制第一和第二三通电磁阀的动作，即此时第一三通电磁阀106保持计量罐105和第二燃料流通管路108断开，保持计量罐105和燃料罐102连通，同时第二三通电磁阀保持计量罐105与大气断开，并保持计量罐105与第二燃料流通管路108连通，此时燃料罐102中的燃料再负压的作用下再次流入计量罐105，即计量罐105完成一次充放燃料循环。根据计量罐105中燃料充放循环的次数以及计量罐105中第一和第二液位传感器之间的体积可以测定出燃料的合计的消耗量，并进一步计算出燃料罐102中所剩的燃料体积。
图2为另一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置示意图。从图中可以看出，计量罐105上设有第一液位传感器103和第二液位传感器104，第一液位传感器103位于第二液位传感器104上方，一控制器101与第一液位传感器103和第二液位传感器104通过信号连接，计量罐105下方通过燃料管路与第一三通电磁阀106相连，第一三通电磁阀106同时分别通过第一燃料流通管路109和第二燃料流通管路108与燃料罐102和燃料消耗装置相连通，第一燃料流通管路109和第二燃料流通管路108上分别设置有第二进料泵202和第一进料泵201，计量罐105上方与大气相连通，控制器101通过接受第一和第二液位传感器的传来的信号来控制第一三通电磁阀、第一和第二进料泵的动作。
上述实施例中燃料从燃料罐102经第一燃料流通管路109流入计量罐105以及燃料从计量罐105经第二燃料流通管路108流入燃料消耗装置的动力模式均是靠液泵提供的正压的方式进行的。具体过程如下：工作开始时，计量罐105中无燃料，第一三通电磁阀106保持计量罐105与燃料罐102相连通，保持计量罐105与第二燃料流通管路108断开，同时第二进料泵202开始工作，第一进料泵201停止工作，燃料罐102中的燃料在第二进料泵202的作用下从燃料罐102流入计量罐105，随燃料的不断流入，第二液位传感器104感应到液位信号，并将此信号传递给控制器101，随着燃料的进一步流入，第一液位传感器103感应到液位信号，并将此信号传递给控制器101，控制器在同时接收到了第一和第二液位传感器传递的两个信号后，发出控制命令控制第一三通电磁阀的动作，即此时第一三通电磁阀106保持计量罐105和第二燃料流通管路108的连通，保持计量罐105和燃料罐102断开，同时第一进料泵201开始工作，第二进料泵202停止工作，此时计量罐105中的燃料在第一进料泵201的作用下流入燃料消耗装置，随着计量罐105中燃料的减少，第一液位传感器不再感应到液位信号，随着计量罐105中燃料的进一步减少，第二液位传感器也不再感应到液位信号，当控制器同时接收不到两个液位传感器的液位信号后，发出控制命令控制第一三通电磁阀、第一和第二进料泵的动作，即此时第一三通电磁阀106保持计量罐105和第二燃料流通管路108断开，保持计量罐105和燃料罐102连通，同时第二进料泵202开始工作，第一进料泵201停止工作，燃料罐102中的燃料在第二进料泵202的作用下从燃料罐102流入计量罐105，即计量罐105完成一次充放燃料循环。根据计量罐105中燃料充放循环的次数以及计量罐105中第一和第二液位传感器之间的体积可以测定出燃料的合计的消耗量，并进一步计算出燃料罐102中所剩的燃料体积。
实施例3
图3为另一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置示意图。从图中可以看出，计量罐105上设有第一液位传感器103和第二液位传感器104，第一液位传感器103位于第二液位传感器104上方，控制器101与第一液位传感器103和第二液位传感器104通过信号连接，计量罐105下方通过燃料管路与第一三通电磁阀106相连，第一三通电磁阀106同时分别通过第一燃料流通管路109和第二燃料流通管路108与燃料罐102和燃料消耗装置相连通，计量罐105上方通过燃料管路与第二三通电磁阀107相连，第二三通电磁阀107一端与大气相连通，另一端通过一三通气体管路同时与燃料罐102和气体辅助进料管线相连通，控制器101通过接受第一和第二液位传感器的传来的信号来控制第一和第二三通电磁阀的动作。
上述实施例中燃料从燃料罐102经第一燃料流通管路109流入计量罐105以及燃料从计量罐105经第二燃料流通管路108流入燃料消耗装置的动力模式均是气体辅助泵给予气体正压力的方式进行的。具体过程如下：工作开始时，计量罐105中无燃料，第一三通电磁阀106保持计量罐105与燃料罐102相连通，同时保持计量罐105与第二燃料流通管路108断开；第二三通电磁阀107保持计量罐105与气体辅助进料管线301断开，同时保持计量罐105与大气连通；因此，燃料罐102中的燃料在气体压力的作用下从燃料罐102流入计量罐105，随燃料的不断流入，第二液位传感器104感应到液位信号，并将此信号传递给控制器101，随着燃料的进一步流入，第一液位传感器103感应到液位信号，并将此信号传递给控制器101，控制器在同时接收到了第一和第二液位传感器传递的两个信号后，发出控制命令控制第一和第二三通电磁阀的动作，即此时第一三通电磁阀106保持计量罐105和第二燃料流通管路108的连通，保持计量罐105和燃料罐102断开，同时第二三通电磁阀保持计量罐105与气体辅助进料管线301相连通，此时计量罐105中的燃料在气体压力的作用下流入燃料消耗装置，随着计量罐105中燃料的减少，第一液位传感器不再感应到液位信号，随着计量罐105中燃料的进一步减少，第二液位传感器也不再感应到液位信号，当控制器同时接收不到两个液位传感器的液位信号后，发出控制命令控制第一和第二三通电磁阀的动作，即此时第一三通电磁阀106保持计量罐105和第二燃料流通管路108断开，保持计量罐105和燃料罐102连通，同时第二三通电磁阀保持计量罐105与大气断开，并保持计量罐105与气体辅助进料管线301连通，此时燃料罐102中的燃料在气体压力的作用下再次流入计量罐105，即计量罐105完成一次充放燃料循环。根据计量罐105中燃料充放循环的次数以及计量罐105中第一和第二液位传感器之间的体积可以测定出燃料的合计的消耗量，并进一步计算出燃料罐102中所剩的燃料体积。
Claims (7)
1.一种测定液体燃料消耗量的计量装置，其特征在于：
包括一计量罐，一控制器，设置于所述计量罐侧壁面上的第一液位传感器和第二液位传感器，所述第一液位传感器位于所述第二液位传感器所在平面的上方；
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐与燃料供应装置间的连接管路上设有控制燃料流入计量罐的一个或二个以上系统部件，于计量罐与燃料消耗装置间的连接管路上设有控制燃料流出计量罐的一个或二个以上系统部件；
第一液位传感器、第二液位传感器、以及系统部件与控制器信号连接，所述控制器通过控制流入或所流出所述计量罐的一个或多个系统部件的动作来实现燃料从密闭的燃料供应装置流向计量罐，或从计量罐流向燃料消耗装置。
2.如权利要求1所述测定液体燃料消耗量的计量装置，其特征在于：
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于所述计量罐与燃料供应装置连接管路上设有第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口经第一燃料流通管路与燃料供应装置相连，第三个端口经第二燃料流通管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐上方设有放空口；于第一燃料流通管路和第二燃料流通管路上分别设有进料泵；
进料泵和第一三通电磁阀作为系统部件分别与控制器信号连接。
3.如权利要求1所述测定液体燃料消耗量的计量装置，其特征在于：
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于所述计量罐与燃料供应装置连接管路上设有第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口经第一燃料流通管路与燃料供应装置相连，第三个端口经第二燃料流通管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐上方设有料液口；料液口处设有第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口与第二燃料流通管路相连，第三个端口放空；
第二三通电磁阀和第一三通电磁阀作为系统部件分别与控制器信号连接。
4.如权利要求1所述测定液体燃料消耗量的计量装置，其特征在于：
所述计量罐通过管路与一密闭的燃料供应装置连接，所述计量罐通过管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于所述计量罐与燃料供应装置连接管路上设有第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二个端口经第一燃料流通管路与燃料供应装置相连，第三个端口经第二燃料流通管路与燃料消耗装置的燃料入口相连；
于计量罐上方设有料液口；料液口处设有第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的第一个端口与计量罐相连，第二三个端口放空；所述三通的最后一个端口放空；
第二三通电磁阀和第一三通电磁阀作为系统部件分别与控制器信号连接。
5.一种利用权利要求1-4任一所述计量装置测定液体燃料消耗量的计量方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）燃料从计量罐流入燃料消耗装置：
燃料通过所述第一燃料流通管路流入计量罐，待计量罐中的燃料液位位于所述第一液位传感器时，所述控制器通过控制所述一个或多个系统部件的动作，断开所述第一燃料流通管路，同时打开所述第二燃料流通管路，燃料从计量罐流入燃料消耗装置；
2）燃料从密闭的燃料供应装置流入计量罐：
随燃料不断从计量罐流入燃料消耗装置，计量罐中的燃料液位逐渐降低，待计量罐中的燃料液位位于所述第二液位传感器时，所述控制器通过控制所述一个或多个系统部件的动作，断开所述第二燃料流通管路，同时打开所述第一燃料流通管路，燃料从密闭的燃料供应装置流入计量罐；
3）燃料消耗量的测定：
随燃料消耗量的不断消耗，控制器通过控制所述一个或多个系统部件的动作循环上述步骤1）和步骤2），并通过所述第一或第二液位传感器的信号变化频率以及计量罐第一和第二液位传感器之间的容积来测定燃料消耗量。
6.如利用权利要求5所述计量装置测定液体燃料消耗量的计量方法，其特征在于：
所述控制燃料流入所述计量罐的一个或多个系统部件包括一位于第一燃料流通管路的上的液体燃料泵、一与密闭的燃料供应装置连通的第一气体辅助泵、一连通计量罐上方与第二燃料流通管路的可以使计量罐形成负压的第一辅助管路中的一种或两种以上；
所述控制燃料流出所述计量罐的一个或多个系统部件包括一位于第二燃料流通管路的上的液体燃料泵、一与密闭的计量罐连通的第二气体辅助泵、一连通大气与计量罐上方的第二辅助管路中的一种或两种以上。
7.如利用权利要求1-4任一所述计量装置的应用，其特征在于：该装置可用于计量直接液体燃料电池系统的燃料消耗量，也可用于计量其它燃料位于密闭容器中且不易计量的燃料消耗设备的燃料消耗量。
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| CN201310696062.6A CN104713608A (zh) | 2013-12-15 | 2013-12-15 | 一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置及其计量方法 |
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| CN201310696062.6A CN104713608A (zh) | 2013-12-15 | 2013-12-15 | 一种用于测定液体燃料消耗量的计量装置及其计量方法 |
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