Изобретение 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 автоматизированных систем контроля за режимами работы сельскохозяйственной техники.
Известен расходомер топлива, включающий элементы управления электромагнитными клапанами, элементы управления измерительного сигнала в виде поршневого первичного измерительного преобразователя, представляющего собой цилиндр, внутри которого расположена поршневая система, снабженная планкой с нанесенным на ней оптическим растром. В стенку цилиндрической внутренней полости первичного измерительного преобразователя жестко вмонтированы фотоэлементы устройства получения измерительного сигнала с двумя ветвями, представляющие собой электрическую лампочку и фоторезистор. Электромагнитные клапаны и фотоэлементы подключены к электронному блоку (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Изд. 4. Л.: «Машиностроение», 1989, с.614-616, рис.362).
Недостатками известного устройства являются: с достигаемой относительной погрешностью может производиться измерение только суммарного расхода топлива, а при измерении текущих значений расхода топлива погрешность увеличивается в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания, т.к. поршневой первичный измерительный преобразователь обладает свойствами, приводящими к возникновению динамической составляющей погрешности измерения; расходомер имеет ограниченное применение, т.к. его конструкция не позволяет измерять расход малопрозрачных и непрозрачных жидкостей; повторение и налаживание данного прибора связано с определенными трудностями, т.к. некоторые его детали требуют высокой точности обработки.
Технический результат заключается в повышении точности измерения расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания за счет устранения динамической составляющей погрешности измерения; повышении функциональных возможностей, заключающихся в повышении универсализации использования расходомера как для измерения расходов различных видов топлив, так и для любых малопрозрачных и непрозрачных жидкостей, неагрессивных по отношению к материалам первичного измерительного преобразователя.
Технический результат достигается тем, что в универсальном объемном расходомере топлива, содержащем 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 соединены с верхней и нижней частями корпуса, закрытого сверху защитным кожухом, с помощью каналов, а вторая ветвь измерительной схемы также имеет цифровой выход.
На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства, включающая корпус 1, на котором жестко закреплен электронный блок 2 и электромагнитные клапаны 3, 4. Внутренняя полость корпуса 1 разделена на две части А и Б с помощью упругой диафрагмы 5. В верхней части А корпуса 1 расположены элементы управления электромагнитными клапанами 3 и 4 в виде фотодиода 6 и светодиода 7, жестко закрепленных на внутренней поверхности корпуса 1, и флажка 8, жестко соединенного с упругой диафрагмой 5. В нижней части Б корпуса 1 расположены элементы получения измерительного сигнала, включающие подключенные к электронному блоку 2 фотодиод 9 и светодиод 10, жестко закрепленные на внутренней поверхности корпуса 1, и планку 11 с оптическим растром, жестко соединенную с упругой диафрагмой 5. Электромагнитные клапаны 3 и 4 соединены с верхней А и нижней частями корпуса 1 с помощью каналов 12-15. Измерительная схема получения сигнала содержит две ветви с цифровыми выходами: 16 - счетчик импульсов для измерения суммарного расхода топлива и 17 - цифровой частотомер для измерения текущих значений расхода топлива. Сверху корпус 1 закрыт защитным кожухом 18.
Расходомер топлива работает следующим образом. Топливо от подкачивающего насоса двигателя через электромагнитный клапан 4 поступает по каналу 14 в полость Б. Под действием давления поступающего топлива упругая диафрагма 5 будет перемещаться вверх, вытесняя из полости А по каналу 13 через электромагнитный клапан 3 единичный объем топлива. При достижении упругой диафрагмой 5 крайнего верхнего положения перекрывается флажком 8 поток инфракрасного излучения от светодиода 7 на фотодиод 6. В этот момент происходит переключение электромагнитных клапанов 3, 4 и топливо от подкачивающего насоса будет поступать через клапан 4 по каналу 12 в полость А. Под действием давления поступающего топлива упругая диафрагма 5 будет перемещаться вниз, вытесняя из полости Б по каналу 15 через электромагнитный клапан 3 единичный объем топлива. При достижении упругой диафрагмой 5 крайнего нижнего положения поток инфракрасного излучения от светодиода 7 на фотодиод 6 будет открыт. Далее цикл работы повторяется. Каждый цикл работы фиксируется счетчиком импульсов 16, предназначенным для измерения суммарного расхода топлива. Поток инфракрасного излучения со светодиода 10 на фотодиод 9 путем перемещения планки 11 с оптическим растром 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 9 и светодиода 10 поступает на вход цифрового частотомера 17, который измеряет текущее значение расхода топлива.
По сравнению с известными решениями предлагаемый универсальный объемный расходомер топлива позволяет полностью устранить динамическую составляющую погрешности измерения значений как суммарного, так и текущих значений расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, применение в конструкции расходомера топлива свето- и фотодиодов, работающих на инфракрасном участке светового спектра, позволяет повысить универсальность его использования как для измерения расходов различных видов топлив, так и для любых малопрозрачных и непрозрачных жидкостей, неагрессивных по отношению к материалам устройства.