RU2323365C1

RU2323365C1 - Method, system and device for measuring fuel volume flow rate of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2323365C1
Application number: RU2006132129/06A
Authority: RU
Inventors: Петр Тихонович Харитонов (RU); Петр Тихонович Харитонов; Борис Львович Свистунов (RU); Борис Львович Свистунов
Original assignee: Петр Тихонович Харитонов
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-04-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: invention relates to measurement technology and it is designed for measuring volume flow rate of fuel in powerful internal combustion engines in process of operation. Proposed method contains counting of number of fillings of metering hydraulic cylinder with piston with fuel from fuel tank and emptying of fuel into intake manifold of internal combustion engine, emptying of one part of hydraulic cylinder simultaneously with filling of other part with fuel is provided owing to gauge pressure built by fuel pump of internal combustion engine, and first and second parts of hydraulic cylinder are connected to fuel pump and to intake manifold of internal combustion engine and vice versa by distributor changed over from one position of the other when piston in hydraulic cylinder reaches one of its extreme positions. Moreover, draining of fuel remnants into fuel tank from intake manifold of internal combustion engine is done through measuring reservoir, number of fillings of measuring reservoir with fuel is counted and when determining total flow rate of fuel, amount of fuel drained into fuel tank is subtracted from amount received by counting of amount of fuel at emptying of measuring hydraulic cylinder. In proposed device for measuring volume flow rate of fuel in internal combustion engine containing measuring reservoir with three branch pipes (unions) and fuel meter in reservoir connected by first union with fuel tank of internal combustion engine through two-way electromagnetic valve, second union of measuring reservoir is connected with outlet branch pipe of intake manifold of internal combustion engine, and third union of measuring reservoir communicates with atmosphere. In proposed system for measuring volume flow rate of fuel in internal combustion engine, flow rate meter in straight pipeline is made in form of measuring hydraulic cylinder with piston and piston extreme positions indicators and with piston position sensor inside hydraulic cylinder, and flow rate meter in return pipeline is made in form of measuring reservoir with fuel filling and emptying indicators. Invention contains description of design of measuring reservoir and hydraulic cylinder, fuel distributor and sensor of piston position inside hydraulic cylinder.

EFFECT: improved reliability and simplified design of volume flow rate meter at provision of high accuracy of measurement of accumulating and current flow rates of fuel in service and at testing of internal combustion engine.

15 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения объемного расхода топлива в процессе работы мощных двигателей внутреннего сгорания /ДВС/. Специфика работы мощных ДВС, например дизелей, заключается в том, что часть топлива, подаваемого во впускной коллектор, не расходуется и возвращается в топливный бак по обратному трубопроводу. Как следствие, для точного определения расхода топлива необходимо измерить количество топлива, протекающего как по прямому, так и по обратному трубопроводам, а затем вычислить их разность.The invention relates to instrumentation and is intended for measuring volumetric fuel consumption during operation of powerful internal combustion engines / ICE /. The specifics of the operation of powerful ICEs, for example, diesel engines, is that part of the fuel supplied to the intake manifold is not consumed and is returned to the fuel tank through the return pipe. As a result, to accurately determine fuel consumption, it is necessary to measure the amount of fuel flowing both in the forward and reverse pipelines, and then calculate their difference.

Прототипом для способа может служить расходомер фирмы «Ono Sokki Со. Ltd» /Япония/, в котором применены четыре мерных цилиндра с поршнями, которые в процессе работы поочередно наполняются топливом и опорожняются в ДВС, а расход определяют по числу опорожнений мерных цилиндров в ДВС. Счетчик объемного расхода соединен с коленчатым валом, который приводится во вращение от поршней мерных цилиндров. Обладая высокой точностью измерения объемного расхода топлива на бензоколонках, например, этот расходомер непригоден для контроля текущего расхода, не учитывает остатки топлива, возвращаемые в топливный бак из впускного коллектора ДВС. Кроме того, обилие механических звеньев и сложная схема распределения топлива в этом измерителе снижают его надежность и повышают стоимость.The prototype for the method can serve as a flow meter company "Ono Sokki Co. Ltd ”/ Japan /, in which four graduated cylinders with pistons are used, which during operation are alternately filled with fuel and emptied in the internal combustion engine, and the flow rate is determined by the number of emptying of the graduated cylinders in the internal combustion engine. The volumetric flow meter is connected to the crankshaft, which is driven from the pistons of the measuring cylinders. Having high accuracy in measuring the volumetric flow rate of fuel at gas stations, for example, this flowmeter is unsuitable for monitoring the current flow rate, does not take into account the remaining fuel returned to the fuel tank from the intake manifold of the internal combustion engine. In addition, the abundance of mechanical links and the complex fuel distribution scheme in this meter reduce its reliability and increase cost.

Известно устройство для измерения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания по патенту RU №2145412, в котором применена мерная емкость с тремя патрубками /штуцерами/, введенная в топливный бак ДВС и соединенная с ним первым штуцером через 2-ходовой электромагнитный клапан /ЭМК/, снабженная датчиком давления для контроля количества топлива в ней. Второй штуцер мерной емкости соединен с топливным насосом, а третий штуцер соединен с обратным патрубком впускного коллектора ДВС, по которому стекают остатки топлива. В этом устройстве производится наполнение мерной емкости топливом из топливного бака, а затем его закачка топливным насосом из мерной емкости во впускной коллектор ДВС. Накопительный контроль расхода топлива может производиться подсчетом числа опорожнений мерной емкости, а текущий массовый расход определяют по измерению интервала времени между двумя значениями давления топлива на дне мерной емкости, измеряемыми с помощью датчика давления, когда прекращена подача топлива в мерную емкость закрытием ЭМК и уровень топлива в мерной емкости понижается. Остатки топлива из впускного коллектора ДВС свободно сливаются в мерную емкость и объем этого топлива не учитывается, что снижает точность отсчета накопительного расхода топлива. Существенным дополнительным недостатком этого варианта измерения является невысокая точность косвенного метода определения количества топлива в мерной емкости по давлению на дне мерной емкости, поскольку это давление зависит от плотности и температуры топлива.A device for measuring fuel consumption by an internal combustion engine according to the patent RU No. 2145412 is used, in which a measuring tank with three nozzles / fittings / is inserted into the ICE fuel tank and connected to it by the first fitting through a 2-way solenoid valve / ЭМК / equipped with a sensor pressure to control the amount of fuel in it. The second fitting of the measuring tank is connected to the fuel pump, and the third fitting is connected to the return pipe of the intake manifold of the internal combustion engine, through which the remaining fuel flows. In this device, the measuring tank is filled with fuel from the fuel tank, and then it is pumped with the fuel pump from the measuring tank into the engine intake manifold. Cumulative control of fuel consumption can be carried out by counting the number of emptying of the measured capacity, and the current mass flow rate is determined by measuring the time interval between two values of the fuel pressure at the bottom of the measured capacity, measured using a pressure sensor, when the fuel supply to the measured capacity is stopped by closing the EMC and the fuel level in measuring capacity is reduced. The remaining fuel from the intake manifold of the internal combustion engine is freely discharged into a measured tank and the volume of this fuel is not taken into account, which reduces the accuracy of counting the cumulative fuel consumption. A significant additional drawback of this measurement option is the low accuracy of the indirect method for determining the amount of fuel in a measured tank from the pressure at the bottom of the measured tank, since this pressure depends on the density and temperature of the fuel.

Известна также система контроля расхода дизельного топлива СКРТ (см. сайт предприятия "Технотон" /Беларусь/ http//www/tehnoton.bu/skrt//), которая содержит датчики расхода топлива в прямом и обратном трубопроводах топливного бака, процессор, дисплей, вход сигналов с датчика уровня топлива в топливном баке и выходной разъем. Использованные в системе датчики расхода используют метод косвенного определения расхода по скорости потока топлива через калиброванное сечение датчика. Результат измерения зависит от плотности и температуры топлива, как следствие, велика погрешность измерения и для сохранения приемлемой погрешности измерения необходим небольшой межповерочный интервал. Эти недостатки существенно снижают надежность работы системы в широком температурном диапазоне и повышают эксплуатационные расходы.There is also a known system for monitoring the consumption of diesel fuel SKRT (see the website of the Technoton enterprise / Belarus / http // www / tehnoton.bu / skrt //), which contains fuel consumption sensors in the direct and return pipelines of the fuel tank, a processor, a display, signal input from the fuel level sensor in the fuel tank and the output connector. The flow sensors used in the system use the method of indirectly determining the flow rate by the fuel flow rate through a calibrated section of the sensor. The measurement result depends on the density and temperature of the fuel, as a result, the measurement error is large and in order to maintain an acceptable measurement error, a small calibration interval is required. These shortcomings significantly reduce the reliability of the system over a wide temperature range and increase operating costs.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и упрощение измерителя объемного расхода при обеспечении высокой точности измерения накопительного и текущего расхода топлива при эксплуатации и испытании ДВС.The technical result of the invention is to increase the reliability and simplification of the volumetric flow meter while ensuring high accuracy of measuring the cumulative and current fuel consumption during operation and testing of internal combustion engines.

Для достижения технического результата в способ измерения объемного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания /ДВС/, содержащий операции подсчета числа заполнений из топливного бака и опорожнений топлива во впускной коллектор ДВС мерного гидроцилиндра с поршнем, введено опорожнение одной части гидроцилиндра одновременно с наполнением топливом другой его части за счет избыточного давления топлива, создаваемого топливным насосом ДВС, а присоединение первой и второй частей гидроцилиндра к топливному насосу и к впускному коллектору ДВС и наоборот производят с помощью распределителя, переключаемого из одного положения в другое при достижении поршнем одного из крайних положений в гидроцилиндре. Кроме того, слив остатков топлива в топливный бак из впускного коллектора ДВС производят через мерную емкость, производят подсчет числа наполнений мерной емкости топливом, а при определении общего расхода топлива вычитают объем топлива, слитого в топливный бак, из объема, полученного путем подсчета опорожнений топлива из мерного гидроцилиндра. В устройстве для измерения объемного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания /ДВС/, содержащем мерную емкость с тремя патрубками /штуцерами/ и датчиком количества топлива в ней, соединенную первым штуцером с топливным баком ДВС через 2-ходовой электромагнитный клапан, второй штуцер мерной емкости соединен с отводным патрубком впускного коллектора ДВС, а третий штуцер мерной емкости соединен с атмосферой, введен мерный гидроцилиндр со штуцерами в торцевых стенках, разделенный на две несообщающиеся части поршнем, причем присоединение первой и второй частей гидроцилиндра штуцерами соответственно к топливному насосу ДВС и к впускному коллектору ДВС и наоборот происходит через распределитель, введенный в устройство и переключаемый по сигналам введенных в устройство сигнализаторов крайнего положения поршня гидроцилиндра. Кроме того, мерный гидроцилиндр снабжен датчиком положения поршня внутри гидроцилиндра, а датчик количества топлива в мерной емкости выполнен в виде по меньшей мере двух сигнализаторов наличия топлива в мерной емкости - одного сигнализатора наполнения и одного сигнализатора опорожнения мерной емкости. Внутренний объем Vм мерного гидроцилиндра и мерной емкости выбирают по условиям:To achieve a technical result, a method for measuring the volumetric fuel consumption of an internal combustion engine / internal combustion engine / comprising calculating the number of fillings from the fuel tank and emptying the fuel into the intake manifold of the internal combustion engine of the measured hydraulic cylinder with a piston introduces the emptying of one part of the hydraulic cylinder at the same time as filling its other part with account of the excess pressure of the fuel created by the internal combustion engine fuel pump, and the connection of the first and second parts of the hydraulic cylinder to the fuel pump and to the intake manifold ru DIC and vice versa is carried out with the help of distributor, switches from one position to another when the piston of one of the end positions in the hydraulic cylinder. In addition, the fuel residues are drained into the fuel tank from the intake manifold of the internal combustion engine through the measuring tank, the number of filling of the measuring tank with fuel is calculated, and when determining the total fuel consumption, the volume of fuel drained into the fuel tank is subtracted from the volume obtained by counting the fuel emptying from measuring hydraulic cylinder. In a device for measuring the volumetric fuel consumption of an internal combustion engine / internal combustion engine / containing a measuring tank with three nozzles / fittings / and a fuel quantity sensor in it, connected by a first fitting to the internal combustion engine fuel tank via a 2-way solenoid valve, a second measuring tank fitting is connected to exhaust manifold of the intake manifold of the internal combustion engine, and the third fitting of the measuring tank is connected to the atmosphere, a measured hydraulic cylinder with fittings in the end walls is introduced, divided into two non-communicating parts by a piston, and The first and second parts of the hydraulic cylinder are fitted with fittings, respectively, to the internal combustion engine fuel pump and to the internal combustion engine intake manifold and vice versa through a distributor inserted into the device and switched by the signals of the signaling devices of the extreme position of the hydraulic cylinder piston. In addition, the measured hydraulic cylinder is equipped with a piston position sensor inside the hydraulic cylinder, and the fuel quantity sensor in the measured tank is made in the form of at least two fuel availability indicators in the measured tank - one filling indicator and one measuring tank empty indicator. The internal volume Vm of the measured hydraulic cylinder and measured capacity is selected according to the conditions:

Vм=(0,001-0,0001)Vт,Vm = (0.001-0.0001) Vt,

где Vт - объем топливного бака ДВС, аwhere Vt is the volume of the internal combustion engine fuel tank, and

Vм≥Δtи min dV/dt,Vm≥Δt and min dV / dt,

где dV/dt - максимальная скорость объемного расхода топлива, Δtи min≥5 с - минимальное время перемещения поршня в гидроцилиндре из одного крайнего положения в другое. Используемая в устройстве мерная емкость состоит из двух полых усеченных конусообразных половин, герметично соединенных друг с другом основаниями и содержащих в вершинах присоединительные штуцеры, причем в месте соединения каждого штуцера с вершиной конусообразной половины размещены электроды сигнализатора наличия топлива. Используемый в устройстве мерный гидроцилиндр выполнен из диэлектрических корпуса и двух торцевых заглушек со штуцерами, причем на торцевой поверхности каждой заглушки размещены электроды сигнализатора близости поршня, а поршень мерного гидроцилиндра выполнен с высокопроводящими поверхностями и имеет на своей цилиндрической поверхности не менее двух канавок, в каждой из которых размещено уплотнительное кольцо треугольного сечения. Датчик положения поршня внутри гидроцилиндра выполнен в виде протяженных конусообразных емкостных электродов, нанесенных на поверхность мерного цилиндра и включенных в частотозадающую цепь автогенератора, введенного в устройство.where dV / dt is the maximum rate of volumetric fuel consumption, Δt and min≥5 s is the minimum time the piston moves in the hydraulic cylinder from one extreme position to another. The measured capacity used in the device consists of two hollow truncated cone-shaped halves, hermetically connected to each other by bases and containing connecting fittings at the tops, and at the junction of each fitting with the top of the conical half, the fuel presence indicator electrodes are placed. The measured hydraulic cylinder used in the device is made of a dielectric body and two end caps with fittings, and on the end surface of each plug there are piston proximity indicator electrodes, and the measured cylinder piston is made with highly conductive surfaces and has at least two grooves on its cylindrical surface, in each of which placed a sealing ring of triangular section. The piston position sensor inside the hydraulic cylinder is made in the form of extended cone-shaped capacitive electrodes deposited on the surface of the measuring cylinder and included in the frequency-setting circuit of the oscillator introduced into the device.

Распределитель устройства выполнен в виде корпуса с каналами и ротора с двумя каналами для протекания топлива, причем ротор поджат к поверхности корпуса пружиной, а соприкасающиеся поверхности корпуса и ротора выполнены коническими. Дополнительно в устройство введен дополнительный 2-ходовой электромагнитный клапан, который присоединен к топливному насосу и к впускному коллектору ДВС через тройники, введенные в устройство.The distributor of the device is made in the form of a housing with channels and a rotor with two channels for fuel flow, the rotor being pressed against the housing surface by a spring, and the contacting surfaces of the housing and rotor are conical. Additionally, an additional 2-way solenoid valve is introduced into the device, which is connected to the fuel pump and to the intake manifold of the internal combustion engine through tees inserted into the device.

В системе для измерения объемного расхода топлива ДВС датчик расхода топлива в прямом трубопроводе выполнен в виде мерного гидроцилиндра с поршнем и сигнализаторами крайних положений поршня, а также с датчиком положения поршня внутри гидроцилиндра, а датчик расхода топлива в обратном трубопроводе выполнен в виде мерной емкости с сигнализаторами ее наполнения и опорожнения топливом, кроме того, в систему введены управляющие выходы процессора, к которым подключены электромагнитный привод распределителя и обмотки первого и второго ЭМК, введенных в систему, а к введенному в процессор дополнительному кодовому входу подключены выходы цифрового термометра, введенного в систему, датчик которого контролирует температуру топлива в мерном гидроцилиндре.In the system for measuring the volumetric fuel consumption of the internal combustion engine, the fuel consumption sensor in the direct pipeline is made in the form of a measured hydraulic cylinder with a piston and piston extreme position indicators, as well as with a piston position sensor inside the hydraulic cylinder, and the fuel consumption sensor in the return pipe is made in the form of a measured tank with signaling devices its filling and emptying of fuel, in addition, the processor outputs are entered into the system, to which the electromagnetic drive of the distributor and the windings of the first and second EMC are connected, Keeping the system, and to input the code the processor entry further introduced into the system connected to the outputs of the digital thermometer, which sensor monitors the temperature of fuel in the measuring hydraulic cylinder.

Структура устройства, реализующего предлагаемый способ, приведена на Фиг.1 и на Фиг.2 - в каждом из двух положений распределителя. На Фиг.3 показан вариант структуры системы для измерения объемного расхода топлива с предлагаемым измерителем, а на Фиг.4 приведен вариант конструкции распределителя /разрез по оси вращения/, на Фиг.5 изображена конструкция мерной емкости, а на Фиг.6 - структура мерного цилиндра устройства. Вариант датчика положения поршня внутри гидроцилиндра, конфигурация и расположение емкостных электродов датчика на корпусе гидроцилиндра приведены на Фиг.7.The structure of the device that implements the proposed method is shown in figure 1 and figure 2 - in each of the two positions of the distributor. Figure 3 shows a variant of the structure of the system for measuring the volumetric fuel consumption with the proposed meter, and Figure 4 shows a design of the distributor / section along the axis of rotation /, Figure 5 shows the construction of the measured capacity, and Figure 6 shows the structure of the measured cylinder device. A variant of the piston position sensor inside the hydraulic cylinder, the configuration and location of the capacitive electrodes of the sensor on the cylinder body are shown in Fig.7.

Устройство содержит топливный бак 1 с патрубками 2, 3, 4, присоединенный к патрубку 3 топливный насос 5. Выход топливного насоса 5 присоединен к каналу 6 корпуса 7 распределителя, в котором выполнены также каналы 8, 9, 10. В корпусе 7 распределителя размещен ротор 11, в котором выполнены каналы 12 и 13. Канал 8 соединен со штуцером 14 гидроцилиндра 15, а штуцер 16 гидроцилиндра 15 соединен с каналом 10 корпуса 7 распределителя. Внутри гидроцилиндра 15 размещен поршень 17 с уплотнительным кольцом 18. У торцов гидроцилиндра 15 размещены сигнализаторы 19 и 20 крайних положений поршня 17. Кроме того, гидроцилиндр 15 оснащен датчиком 21 положения поршня 17 внутри гидроцилиндра 15.The device comprises a fuel tank 1 with nozzles 2, 3, 4, a fuel pump 5 connected to the nozzle 3. The output of the fuel pump 5 is connected to a channel 6 of the distributor body 7, in which channels 8, 9, 10 are also made. A rotor is located in the distributor body 7 11, in which the channels 12 and 13 are made. The channel 8 is connected to the fitting 14 of the hydraulic cylinder 15, and the fitting 16 of the hydraulic cylinder 15 is connected to the channel 10 of the distributor body 7. A piston 17 with a sealing ring 18 is located inside the hydraulic cylinder 15. At the ends of the hydraulic cylinder 15, the signaling devices 19 and 20 of the extreme positions of the piston 17 are located. In addition, the hydraulic cylinder 15 is equipped with a piston 17 position sensor 21 inside the hydraulic cylinder 15.

Канал 9 корпуса 7 распределителя соединен с патрубком 22 впускного коллектора 23 двигателя внутреннего сгорания /ДВС/ 24. Сливной патрубок 25 впускного коллектора 23 соединен с патрубком 26 мерной емкости 27, которая имеет также патрубки 28 и 29. Мерная емкость 27 оснащена сигнализаторами 30 и 31 нижнего и верхнего уровней топлива в мерной емкости. Штуцер 28 соединен через электромагнитный клапан /ЭМК/ 32 с патрубком 4 топливного бака 1, а штуцер 29 мерной емкости 27 соединен с атмосферой. В устройство введен, кроме того, нормально закрытый ЭМК 33, присоединенный к топливному насосу 5 и к патрубку 22 впускного коллектора ДВС с помощью тройников 34 и 35. Эти элементы необходимы для обеспечения возможности подачи топлива в ДВС при временно отсоединенном устройстве для измерения объемного расхода топлива.The channel 9 of the distributor body 7 is connected to the pipe 22 of the intake manifold 23 of the internal combustion engine / ICE / 24. The drain pipe 25 of the intake manifold 23 is connected to the pipe 26 of the measuring tank 27, which also has pipes 28 and 29. The measuring tank 27 is equipped with signaling devices 30 and 31 lower and upper fuel levels in a measured tank. The fitting 28 is connected through an electromagnetic valve / EMK / 32 to the pipe 4 of the fuel tank 1, and the fitting 29 of the measuring tank 27 is connected to the atmosphere. In addition, a normally closed EMC 33 is connected to the device, connected to the fuel pump 5 and to the inlet manifold pipe 22 of the internal combustion engine using tees 34 and 35. These elements are necessary to provide the possibility of supplying fuel to the internal combustion engine with a temporarily disconnected device for measuring volumetric fuel consumption .

В положении, показанном на Фиг.1, обеспечена подача топлива из топливного бака 1 через элементы 3, 5, 35, 6, 13, 10 и 16 в правую часть П мерного гидроцилиндра 15. Под действием давления Рт топлива поршень 17 перемещается влево и выталкивает топливо из левой части мерного гидроцилиндра через элементы 14, 8, 12, 9, 34 и 22 во впускной коллектор 23 ДВС 24. Остатки топлива стекают через патрубки 25 и 26 в мерную емкость 27 до момента полного ее заполнения, при котором формируется сигнал U5=1 с выхода сигнализатора 31 уровня. По сигналу U5=1 открывается ЭМК 32 и остается открытым до формирования сигнала U4=1 на выходе сигнализатора 30 нижнего уровня топлива, при котором ЭМК 32 закрывается до следующего заполнения мерной емкости 27. Выбором условного проходного сечения элементов 4, 32 и 28 погрешность за счет неконтролируемого слива при открытом ЭМК может быть снижена до приемлемого уровня и исключена из результатов измерения при обработке информации в процессоре.In the position shown in FIG. 1, fuel is supplied from the fuel tank 1 through the elements 3, 5, 35, 6, 13, 10 and 16 to the right-hand side P of the measuring hydraulic cylinder 15. Under the action of the fuel pressure Pt, the piston 17 moves to the left and pushes fuel from the left side of the measured hydraulic cylinder through the elements 14, 8, 12, 9, 34 and 22 into the intake manifold 23 of the internal combustion engine 24. The remaining fuel flows through the nozzles 25 and 26 into the measured tank 27 until it is completely filled, at which a signal U5 = 1 from the output of the level 31 detector. According to the signal U5 = 1, the EMC 32 is opened and remains open until the signal U4 = 1 is generated at the output of the low fuel level switch 30, at which the EMC 32 is closed until the next measured tank 27 is filled. By selecting the conditional passage section of elements 4, 32 and 28, the error due to uncontrolled discharge with open EMC can be reduced to an acceptable level and excluded from the measurement results when processing information in the processor.

Вытеснение топлива из левой части мерного гидроцилиндра 15 завершается в крайнем левом положении поршня 17, при котором формируется сигнал U1=1 на выходе сигнализатора 19. По сигналу U1=1 распределитель 7 переключается в положение, показанное на Фиг.2, начинается процесс вытеснения топлива из правой части мерного гидроцилиндра 15 во впускной коллектор 23 через элементы 16, 10, 13, 9, 34 и 22. Процесс происходит под воздействием давления Рт топлива, подаваемого в левую часть мерного гидроцилиндра 15 через элементы 3, 5, 35, 6, 12, 8, 14. Следует отметить, что интенсивность вытеснения топлива из мерного гидроцилиндра 15 пропорциональна производительности топливного насоса 5, зависящей в свою очередь от числа оборотов коленчатого вала ДВС. При неработающем ДВС перемещение поршня 17 внутри гидроцилиндра 15 прекращается.The fuel displacement from the left part of the measuring cylinder 15 is completed in the extreme left position of the piston 17, at which a signal U1 = 1 is generated at the output of the signaling device 19. According to the signal U1 = 1, the distributor 7 switches to the position shown in Figure 2, the process of fuel displacement from the right part of the measured hydraulic cylinder 15 into the intake manifold 23 through the elements 16, 10, 13, 9, 34 and 22. The process occurs under the influence of the pressure PT of the fuel supplied to the left part of the measured hydraulic cylinder 15 through the elements 3, 5, 35, 6, 12, 8, 14. It should be noted that the intensity The displacement of fuel from the measuring cylinder 15 is proportional to the performance of the fuel pump 5, which in turn depends on the speed of the engine's crankshaft. When the engine is idle, the movement of the piston 17 inside the hydraulic cylinder 15 stops.

Вытеснение топлива из правой части мерного гидроцилиндра 15 завершается в крайнем правом положении поршня 17, при котором формируется сигнал U2=1 на выходе сигнализатора 20. По сигналу U2=1 распределитель 7 переключается в положение, показанное на Фиг.1, начинается процесс вытеснения топлива во впускной коллектор 23 из левой части мерного гидроцилиндра 15 через элементы 14, 8, 12, 9, 34 и 22.The fuel displacement from the right side of the measuring cylinder 15 is completed in the extreme right position of the piston 17, at which a signal U2 = 1 is generated at the output of the signaling device 20. According to the signal U2 = 1, the distributor 7 switches to the position shown in Fig. 1, the process of fuel displacement begins the intake manifold 23 from the left side of the measuring cylinder 15 through the elements 14, 8, 12, 9, 34 and 22.

Контроль промежуточного положения поршня 17 в мерном гидроцилиндре 15 может быть обеспечен протяженным датчиком 21, который может быть выполнен в виде емкостных электродов или полосков замедляющей системы, нанесенных на поверхность гидроцилиндра 15 и включенных в частотозадающую цепь автогенератора.Monitoring the intermediate position of the piston 17 in the measured hydraulic cylinder 15 can be provided by an extended sensor 21, which can be made in the form of capacitive electrodes or strips of a retarding system deposited on the surface of the hydraulic cylinder 15 and included in the frequency-generating circuit of the oscillator.

Вариант структурной схемы системы для измерения объемного расхода топлива ДВС с использованием устройства Фиг.1 показан на Фиг.3.An embodiment of a structural diagram of a system for measuring the volumetric consumption of ICE fuel using the device of FIG. 1 is shown in FIG. 3.

В состав системы входят преобразователь 36 сигналов датчика 21 в код Nп положения поршня 17 в цилиндре 15, процессор 37 с панелью управления 38, дисплеем 39 и выходным разъемом 40 для подключения внешнего пользователя. Кроме того, к управляющим выходам процессора 37 подключены ЭМК 32 и 33, электропривод 41 распределителя 7. В состав измерителя может входить цифровой термометр 42 с выходами цифрового кода Nт и с датчиком температуры 43, а также вход сигнала U6 с штатного или дополнительного датчика уровня или объема топлива в топливном баке.The system includes a converter 36 of the signals of the sensor 21 to the code Nп of the position of the piston 17 in the cylinder 15, a processor 37 with a control panel 38, a display 39 and an output connector 40 for connecting an external user. In addition, EMC 32 and 33, an electric drive 41 of the distributor 7 are connected to the control outputs of the processor 37. The meter may include a digital thermometer 42 with outputs of a digital code NT and with a temperature sensor 43, as well as an input of a signal U6 from a standard or additional level sensor or fuel volume in the fuel tank.

Процессор 37 производит цифровую обработку сигналов U1, U2, U4, U5, U6 кодов Nк и Nт, а также формирует управляющие сигналы U6...U9, выводит результаты обработки информации и сведения о состоянии основных узлов измерителя на дисплей 39 и выходной разъем 40. С помощью панели управления 38 оператор системы может изменять формат данных, выводимых на индикацию, и при необходимости изменять режим работы процессора 37.The processor 37 performs digital processing of the signals N1, U2, U4, U5, U6 of the codes Nк and NT, and also generates control signals U6 ... U9, displays the results of information processing and information about the status of the main nodes of the meter on the display 39 and output connector 40. Using the control panel 38, the system operator can change the format of the data displayed, and, if necessary, change the operating mode of the processor 37.

Формат данных, доступных внешнему пользователю через внешний разъем 40, защищен кодом доступа, является фискальным и необходим для контроля режимов расхода топлива и других режимов работы двигателя за определенный интервал времени. По сравнению с известной системой контроля расхода топлива СКРТ (см. сайт предприятия "Технотон" /Беларусь/ http//www/tehnoton.bu/skrt//) в предложенном варианте обеспечено формирование сигналов для управления распределителем и ЭМК 32, 33 устройства, а также возможна коррекция температурной погрешности по коду температуры Nт, если функция значения этой погрешности от температуры известна.The format of the data available to the external user through the external connector 40, is protected by an access code, is fiscal and is necessary to control fuel consumption modes and other engine operating modes for a certain time interval. Compared with the well-known fuel consumption control system SKRT (see the website of the Tekhnoton enterprise / Belarus / http // www / tehnoton.bu / skrt //), the proposed embodiment provides the formation of signals for controlling the distributor and EMC 32, 33 of the device, and it is also possible to correct the temperature error by the temperature code NT if the function of the value of this error on temperature is known.

Вариант исполнения распределителя топлива для устройства Фиг.1 приведен на Фиг.4 /разрез по оси вращения/. В корпусе 7 распределителя выполнены каналы 8...10, соединяемые друг с другом с помощью каналов 12 и 13 ротора 11. Соприкасающиеся поверхности корпуса 7 и ротора 11 выполнены коническими, причем ротор 11 поджат к корпусу 7 пружиной 44, размещенной между шайбами 45 и крышкой 46, которой закрыт сверху корпус 7 распределителя. Ось 47 ротора вращается во втулке 48 и соединена с выходным валом привода 41 /например, шагового/, обеспечивающего поворот ротора 11 на угол, необходимый для переключения распределителя из одного положения в другое. Каждый из каналов 6, 8...10 корпуса 7 снабжен штуцерами 49 для подключения распределителя в топливную систему ДВС.An embodiment of the fuel distributor for the device of Figure 1 is shown in Figure 4 / section along the axis of rotation /. In the distributor housing 7, channels 8 ... 10 are made, connected to each other by means of the channels 12 and 13 of the rotor 11. The contacting surfaces of the housing 7 and the rotor 11 are conical, with the rotor 11 being pressed against the housing 7 by a spring 44 placed between the washers 45 and a cover 46, which is closed on top of the distributor housing 7. The axis 47 of the rotor rotates in the sleeve 48 and is connected to the output shaft of the drive 41 / for example, a stepper /, which rotates the rotor 11 by the angle necessary to switch the distributor from one position to another. Each of the channels 6, 8 ... 10 of the housing 7 is equipped with fittings 49 for connecting the distributor to the internal combustion engine fuel system.

Целесообразно изготовить корпус 7 из износостойкого материала /например, полипропилена или тефлона/ с малым коэффициентом трения. В совокупности с постоянной смазкой поверхностей корпуса 7 и ротора 11 топливом вполне возможно обеспечить износостойкость распределителя Фиг.4 не менее 500 тысяч циклов переключения.It is advisable to make the housing 7 of a wear-resistant material / for example, polypropylene or Teflon / with a low coefficient of friction. In conjunction with the constant lubrication of the surfaces of the housing 7 and the rotor 11 with fuel, it is quite possible to provide the wear resistance of the distributor of Figure 4 with at least 500 thousand switching cycles.

На Фиг.5 изображена конструкция мерной емкости 27 /в разрезе/. Корпус мерной емкости образован верхней 50 и нижней 51 полыми усеченными конусообразными половинами, герметично соединенными друг с другом основаниями с помощью крепежных элементов 52 и содержащими в вершинах присоединительные штуцеры 26 и 28 соответственно, причем в месте соединения каждого штуцера с вершиной конусообразной половины размещены пары электродов 53 и 54, 55 и 56 соответственно сигнализаторов 31 верхнего и 30 нижнего уровня топлива в мерной емкости. Электроды 53...56 снабжены выводами 57...60 для подключения к сигнализаторам, а в верхней части половины 50 корпуса мерной емкости 27 размещен штуцер 29, соединенный с атмосферой. При заполнении мерной емкости топливом до электродов 53 и 54 срабатывает сигнализатор 31 /см. Фиг.1/, формируется сигнал U5=1, ЭМК 32 открывается, а при понижении уровня топлива до электродов 55 и 56 срабатывает сигнализатор 31, формируется сигнал U4=1, ЭМК 32 закрывается. Конусообразная форма мерной емкости 27 с разъемным соединением верхней и нижней частей корпуса упрощает процесс изготовления, сборки и ремонта, кроме того, повышает стабильность срабатывания сигнализаторов 30 и 31 за счет размещения электродов 53...56 в малом сечении мерной емкости. Практически обеспечивается стабильная работа сигнализатора с емкостными электродами при пороговой чувствительности по изменению объема топлива на (0,5-0,8) миллилитра при 1,5 литровом объеме мерной емкости.Figure 5 shows the construction of the measuring tank 27 / in section /. The body of the measuring tank is formed by the upper 50 and lower 51 hollow truncated cone-shaped halves, hermetically connected to each other by means of fasteners 52 and containing connecting fittings 26 and 28 at the tops, respectively, and at the junction of each fitting with the apex of the conical half, pairs of electrodes 53 are placed and 54, 55 and 56, respectively, of the signaling devices 31 of the upper and 30 lower fuel levels in the measured tank. The electrodes 53 ... 56 are equipped with leads 57 ... 60 for connection to signaling devices, and a fitting 29 connected to the atmosphere is placed in the upper part of the half 50 of the body of the measuring tank 27. When the measured capacity is filled with fuel to the electrodes 53 and 54, the 31 / cm indicator is activated. Figure 1 /, the signal U5 = 1 is formed, the EMC 32 opens, and when the fuel level drops to the electrodes 55 and 56, the alarm 31 is activated, the signal U4 = 1 is formed, the EMC 32 closes. The conical shape of the measuring capacitance 27 with detachable connection of the upper and lower parts of the housing simplifies the manufacturing, assembly and repair process, in addition, it improves the stability of operation of the signaling devices 30 and 31 by placing the electrodes 53 ... 56 in a small section of the measuring capacitance. Stable operation of the detector with capacitive electrodes is practically ensured at a threshold sensitivity for a change in fuel volume by (0.5-0.8) milliliters at a 1.5 liter volume of measured capacity.

Конструкция мерного гидроцилиндра 15 приведена на Фиг.6 /разрез по оси вращения/. Рабочее положение гидроцилиндра предпочтительно горизонтальное, на Фиг.6 условно показан в вертикальном положении. Гидроцилиндр содержит цилиндрический корпус 61 и заглушки 62, 63 со штуцерами 14 и 16 соответственно. Внутри корпуса 61 размещен поршень 17 с по крайней мере двумя уплотнительными кольцами 18 треугольного сечения. За счет треугольной формы колец 18 обеспечивается надежное разделение внутренней полости гидроцилиндра на две несообщающиеся части и в то же время легкое перемещение поршня 17 под действием давления Рт топлива. Наличие на поршне 17 по крайней мере двух колец 18 исключает его перекос в корпусе 61. На торцевых поверхностях заглушек 62 и 63 размещены емкостные пары электродов 64 и 65, 66 и 67 сигнализаторов 19 и 20 близости поршня 17 к соответствующей заглушке. Электроды 64...67 снабжены выводами 68...71 для подключения к схеме соответствующего сигнализатора. С целью повышения чувствительности и обеспечения стабильного порога срабатывания сигнализаторов 19 и 20 при приближении к ним поршня 17 его поверхность выполнена высокой электропроводности. Корпус 61 и заглушки 62, 63 выполнены из диэлектрика, в качестве материала корпуса 61 следует использовать полипропилен, тефлон или стекло. В этом случае, с учетом естественной смазки трущихся поверхностей гидроцилиндра топливом, обеспечивается практически неограниченный ресурс работы гидроцилиндра (Фиг.6).The design of the measured hydraulic cylinder 15 is shown in Fig.6 / section along the axis of rotation /. The working position of the hydraulic cylinder is preferably horizontal, in Fig.6 conventionally shown in a vertical position. The hydraulic cylinder comprises a cylindrical body 61 and plugs 62, 63 with fittings 14 and 16, respectively. Inside the housing 61 is placed a piston 17 with at least two o-rings 18 of a triangular section. Due to the triangular shape of the rings 18, a reliable separation of the internal cavity of the hydraulic cylinder into two non-communicating parts is ensured, while at the same time, the piston 17 is easily moved under the influence of the fuel pressure PT. The presence on the piston 17 of at least two rings 18 eliminates its skew in the housing 61. On the end surfaces of the plugs 62 and 63 are placed capacitive pairs of electrodes 64 and 65, 66 and 67 of the signaling devices 19 and 20 of the proximity of the piston 17 to the corresponding plug. The electrodes 64 ... 67 are equipped with leads 68 ... 71 for connection to the circuit of the corresponding signaling device. In order to increase the sensitivity and ensure a stable threshold for the operation of the signaling devices 19 and 20 when the piston 17 approaches them, its surface is made of high electrical conductivity. The housing 61 and the plugs 62, 63 are made of dielectric, as the material of the housing 61 should be used polypropylene, Teflon or glass. In this case, taking into account the natural lubrication of the friction surfaces of the hydraulic cylinder with fuel, an almost unlimited service life of the hydraulic cylinder is provided (Figure 6).

Датчик 21 положения поршня 17 внутри корпуса 61 гидроцилиндра может быть выполнен в виде протяженных емкостных электродов 72 и 73, включенных в частотозадающую цепь автогенератора 74 с помощью выводов 75 и 76 /см. Фиг.7, вид сверху и вид сбоку/. При конусообразной форме протяженных емкостных электродов 72 и 73 обеспечивается близкая к линейной зависимость емкости Сэ между электродами от положения поршня 17 внутри корпуса 61. В крайнем левом положении поршня 17 в корпусе 61, изображенном на Фиг.7, величина емкости Сэ минимальна, а в крайнем правом - максимальна за счет влияния поршня 17 с поверхностным слоем высокой проводимости. Соответственно, выходная частота fд автогенератора 74 при крайнем левом положении поршня 17 будет максимальной, а при крайнем правом - минимальной. Расчеты и экспериментальная проверка показывают, что реальное соотношение емкости Сэ max=(1,5-2,2)Сэ min, что позволяет определять положение поршня 17 внутри корпуса 61 с абсолютной погрешностью в доли миллиметра, а значит контролировать вытекание топлива из гидроцилиндра 15 на уровне долей миллилитра и скорость его расхода /мгновенный расход/ с высокой точностью.The sensor 21 of the position of the piston 17 inside the housing 61 of the hydraulic cylinder can be made in the form of extended capacitive electrodes 72 and 73, included in the frequency setting circuit of the oscillator 74 using the terminals 75 and 76 / cm. 7, top view and side view /. With the conical shape of the extended capacitive electrodes 72 and 73, a capacitance Сe between the electrodes close to the linear dependence of the position of the piston 17 on the piston 17 inside the housing 61 is provided. In the extreme left position of the piston 17 in the housing 61 shown in Fig. 7, the capacitance Ce is minimal, and in the extreme right - maximum due to the influence of the piston 17 with a surface layer of high conductivity. Accordingly, the output frequency fd of the oscillator 74 at the extreme left position of the piston 17 will be maximum, and at the extreme right - minimum. Calculations and experimental verification show that the real ratio of the capacitance is Ce max = (1.5-2.2) Ce min, which makes it possible to determine the position of the piston 17 inside the housing 61 with an absolute error of a fraction of a millimeter, which means that fuel leakage from the hydraulic cylinder 15 by level of milliliter fractions and its flow rate / instantaneous flow rate / with high accuracy.

Расчет основных параметров устройства для измерения объемного расхода топлива ДВС.Calculation of the main parameters of the device for measuring the volumetric consumption of ICE fuel.

1. Выберем полезный объем Vм мерного гидроцилиндра 15 по условию:1. Choose the useful volume Vm of the measuring cylinder 15 according to the condition:

Vм≥Δtи min×dV/dt, где dV/dt - максимальная скорость расхода топлива двигателем тепловоза в литрах в минуту, Δtи min - минимальное время перемещения поршня 17 из одного крайнего положения во второе. При dV/dt=2 л/мин и Δtи min=0,5 мин получим Vм=1000 куб. см.Vm≥Δt and min × dV / dt, where dV / dt is the maximum fuel consumption rate of a diesel engine in liters per minute, Δt and min is the minimum time for piston 17 to move from one extreme position to the second. With dV / dt = 2 l / min and Δt and min = 0.5 min, we obtain Vm = 1000 cubic meters. cm.

2. Объем мерной емкости 27 целесообразно выбрать в пределах:2. The volume of the measured capacity 27, it is advisable to choose within:

Vo=(1-2)Vц. Выберем Vo=Vм=1000 куб. см.Vo = (1-2) Vc. We choose Vo = Vm = 1000 cubic meters. cm.

3. Из практических соображений выберем полный ход поршня Lц в пределах (30±5) см. Пусть Lц=30 см.3. For practical reasons, we choose the full piston stroke Lс within (30 ± 5) cm. Let Lс = 30 cm.

4. Поскольку Vм=Lц Sц, где Sц=Vм/Lц 1000/30=33,33 кв.см - площадь торцевой поверхности поршня 17. В то же время Sц=0,785 Dц отсюда Dц=1,273

4. Since Vm = Lс Sс, where Sс = Vm / Lц 1000/30 = 33.33 sq. Cm is the area of the end surface of the piston 17. At the same time, Sс = 0.785 Dс from here Dс = 1,273

5. Определяем падение давления ΔРт в гидроцилиндре 15 по условию: ΔРт=Fп/Sп, где Sп - площадь торцевой стенки поршня 17 в кв. см, Fп - сила, достаточная для преодоления трения между поршнем 17 и корпусом 61 гидроцилиндра 15 в кг. При реальном значении Fп=0,5 кг и имеющей место Sп=33,33 кв. см получим ΔРт=0.015 ати. Очевидно, что падение давления ΔРт на поршне 17 незначительно и практически не повлияет на работу системы подачи топлива в ДВС.5. Determine the pressure drop ΔРт in the hydraulic cylinder 15 according to the condition: ΔРт = Fп / Sp, where Sp is the area of the end wall of the piston 17 in square meters. cm, Fп - force sufficient to overcome friction between the piston 17 and the housing 61 of the hydraulic cylinder 15 in kg. With a real value of Fп = 0.5 kg and taking place Sп = 33.33 sq. see we get ΔРт = 0.015 ati. It is obvious that the pressure drop ΔРт on the piston 17 is insignificant and will practically not affect the operation of the fuel supply system in the internal combustion engine.

6. Определяем погрешность контроля объемного расхода топлива из-за вариации порога срабатывания сигнализаторов 19 и 20 крайних положений поршня. При реальном значении абсолютной погрешности срабатывания сигнализаторов на уровне Δ=1 мм при перемещении поршня 17 на длину Lц=300 мм имеем %: Ψ=(Δ/Lц)100%=0,33%.6. We determine the error in the control of volumetric fuel consumption due to variations in the response threshold of the signaling devices 19 and 20 of the extreme positions of the piston. With a real value of the absolute error of the operation of the signaling devices at the level Δ = 1 mm when moving the piston 17 to the length Lс = 300 mm, we have%: Ψ = (Δ / Lс) 100% = 0.33%.

7. С учетом погрешности Y=0,1% образцового средства при поверке измерителя, суммарная относительная погрешность прямого отсчета объема с помощью мерного цилиндра не превысит значения 0,4%.7. Taking into account the error Y = 0.1% of the exemplary means during calibration of the meter, the total relative error of the direct reading of the volume using the measuring cylinder will not exceed 0.4%.

8. Соответствующим выбором конструкции мерной емкости 27 и за счет цифровой обработки информации относительная погрешность γ контроля остатков топлива, стекающих из коллектора 23 в емкость 27, не превысит 0,2%.8. The appropriate choice of the design of the measuring tank 27 and due to digital information processing, the relative error γ of the control of fuel residues flowing from the collector 23 into the tank 27 will not exceed 0.2%.

9. Суммарная относительная погрешность β измерителя может быть определена по формуле:

В данном случае получим β=0,5%.9. The total relative error β of the meter can be determined by the formula:

In this case, we get β = 0.5%.

10. Определим число циклов N и длину пути L∑ перемещения поршня 17 на 1000 литров топлива.10. Determine the number of cycles N and the path length L∑ of movement of the piston 17 per 1000 liters of fuel.

N=1000/2Vм=500, L∑=2NLц=30 метровN = 1000 / 2Vm = 500, L∑ = 2NLц = 30 meters

11. Обеспечение износостойкости, точности и надежной работы измерителя во многом зависит от правильного выбора материалов и изделий внешней комплектации. Наиболее ответственные элементы измерителя - распределитель 7 и мерный гидроцилиндр 15. Целесообразно выполнить корпус 61 гидроцилиндра 15 из износостойкого диэлектрического материала, например из стекла или тефлона. В этом случае кроме обеспечения его практически безызносной работы снижается усилие на перемещение поршня 17. Кроме того, при этом создается возможность реализации датчика 21 на высокочастотной замедляющей системе.11. Ensuring wear resistance, accuracy and reliable operation of the meter largely depends on the correct choice of materials and external equipment. The most critical elements of the meter are the distributor 7 and the measured hydraulic cylinder 15. It is advisable to make the housing 61 of the hydraulic cylinder 15 from a wear-resistant dielectric material, for example, from glass or Teflon. In this case, in addition to ensuring its almost wear-free operation, the effort to move the piston 17 is reduced. In addition, this creates the possibility of implementing the sensor 21 on a high-frequency slowdown system.

12. Гарантируемый изготовителем ресурс работы электромагнитных распределителя 7 и ЭМК 32, 33 находится на уровне 500 тысяч срабатываний. Наиболее часто будет происходить переключение распределителя 7. Определим объем топлива, которое протечет через мерный гидроцилиндр 15 за 500 тысяч переключений по формуле: Vт=500000 Vц=500000 литров. При объеме топливного бака Vб=6000 литров и расходе этого количества топлива в среднем за неделю ресурса работы распределителя 7 хватит на 83 полных заправки топливного бака или на 580 суток работы. С учетом реальной стоимости распределителя на уровне (0,5-1,5) тысяч рублей и его замены без изменения тарировочной характеристики измерителя эта замена вполне допустима.12. The manufacturer's guaranteed service life of electromagnetic distributors 7 and EMC 32, 33 is at the level of 500 thousand operations. The most frequently will be the switchover of the distributor 7. Let us determine the amount of fuel that flows through the measuring cylinder 15 for 500 thousand switching operations according to the formula: VT = 500,000 VT = 500,000 liters. With the volume of the fuel tank Vb = 6000 liters and the consumption of this amount of fuel per week on average, the operating life of the dispenser 7 is enough for 83 full refueling of the fuel tank or for 580 days of operation. Given the real cost of the distributor at the level of (0.5-1.5) thousand rubles and its replacement without changing the calibration characteristics of the meter, this replacement is quite acceptable.

13. По сравнению с традиционным способом мерных емкостей, реализованным в расходомере фирмы «Ono Sokki Co. Ltd» /Япония/, предложенный способ позволяет существенно упростить процесс измерения и повысить надежность устройства для измерения объемного расхода топлива, сохранив при этом основное преимущество способа мерных емкостей - высокая точность прямого отсчета объемного расхода топлива.13. Compared with the traditional method of measuring tanks, implemented in the flow meter of the company “Ono Sokki Co. Ltd "/ Japan /, the proposed method can significantly simplify the measurement process and improve the reliability of the device for measuring the volumetric fuel consumption, while maintaining the main advantage of the method of measured tanks - high accuracy of direct reading of the volumetric fuel consumption.

14. Использование в предложенном устройстве вариантов реализации распределителя, мерной емкости, мерного гидроцилиндра и датчика положения поршня внутри гидроцилиндра позволяет обеспечить требуемый технический результат - повышение надежности, точности и простоты эксплуатации собственно измерителя, а также и обеспечить увеличение межповерочного интервала и упрощение методики его поверки.14. The use in the proposed device of embodiments of the distributor, the measured capacity, the measured hydraulic cylinder and the piston position sensor inside the hydraulic cylinder allows to provide the required technical result - improving the reliability, accuracy and ease of use of the meter itself, as well as to increase the calibration interval and simplify the method of its verification.

15. Для снижения суммарной относительной погрешности измерения объемного расхода топлива до уровня (0,1-0,15)% в предложенной структуре системы для измерения объемного расхода топлива возможна эффективная компенсация температурной погрешности путем использования кода температуры Nт с выхода цифрового термометра 42 в качестве кода адреса ячейки перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, в котором хранятся цифровые значения температурной поправки /как это выполнено, например, в SU №1326919, «Устройство для измерения давления и температуры», 1987/. При этом датчик 43 температуры следует разместить в тепловом контакте с топливом в наиболее ответственном элементе измерителя - мерном гидроцилиндре 15.15. To reduce the total relative error in measuring the volumetric fuel consumption to the level of (0.1-0.15)% in the proposed system structure for measuring the volumetric fuel consumption, it is possible to effectively compensate for the temperature error by using the temperature code NT from the output of digital thermometer 42 as a code cell address of the reprogrammable read-only memory device in which the digital values of the temperature correction are stored / as is done, for example, in SU No. 1326919, “A device for measuring pressure Temperature "1987 /. In this case, the temperature sensor 43 should be placed in thermal contact with the fuel in the most critical element of the meter - measuring cylinder 15.

Предложенный пакет технических решений обеспечивает высокую точность измерения объемного расхода топлива ДВС при высокой эксплуатационной надежности и технологической простоте устройства.The proposed package of technical solutions provides high accuracy of measuring the volumetric fuel consumption of the internal combustion engine with high operational reliability and technological simplicity of the device.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙLIST OF POSITIONS

К заявке «Способ, система и устройство для измерения объемного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания»To the application “Method, system and device for measuring volumetric fuel consumption by an internal combustion engine”

Фиг.1, Фиг.2Figure 1, Figure 2

1 - топливный бак1 - fuel tank

2, 3, 4 - патрубки топливного бака2, 3, 4 - fuel pipe

5 - топливный насос5 - fuel pump

6, 8, 9, 10 - каналы статора распределителя6, 8, 9, 10 - channels of the distributor stator

7 - корпус распределителя топлива7 - fuel distributor housing

11 - ротор распределителя топлива11 - fuel distributor rotor

12, 13 - каналы ротора12, 13 - rotor channels

14, 16 - штуцеры мерного гидроцилиндра14, 16 - fittings of a measured hydraulic cylinder

15 - мерный гидроцидиндр15 - dimensional hydraulic cylinder

17 - поршень мерного гидроцилиндра17 - the piston of the measured hydraulic cylinder

18 - уплотнительное кольцо поршня18 - a sealing ring of the piston

19, 20 - сигнализаторы крайних положений поршня19, 20 - signaling devices of extreme positions of the piston

21 - датчик положения поршня внутри гидроцилиндра21 - piston position sensor inside the hydraulic cylinder

22, 25 - патрубки входного коллектора ДВС22, 25 - pipes of the intake manifold of the internal combustion engine

23 - входной коллектор ДВС23 - input manifold ICE

24 - двигатель внутреннего сгорания /ДВС/24 - internal combustion engine / ICE /

26, 28, 29 - штуцеры мерной емкости26, 28, 29 - unions of measured capacity

27 - мерная емкость27 - measured capacity

30 - сигнализатор нижнего уровня топлива в мерной емкости30 - the indicator of the lower fuel level in the measured capacity

31 - сигнализатор верхнего уровня топлива в мерной емкости31 - the indicator of the upper fuel level in the measured capacity

32, 33 - клапаны электромагнитные32, 33 - electromagnetic valves

34, 35 - тройники34, 35 - tees

Фиг.3Figure 3

15 - мерный гидроцилиндр15 - measured hydraulic cylinder

27 - мерная емкость27 - measured capacity

36 - преобразователь сигналов датчика положения поршня в код36 - signal converter of the piston position sensor to code

37 - процессор37 - processor

38 - панель управления38 - control panel

39 - дисплей /регистратор/39 - display / recorder /

40 - выходной разъем40 - output connector

41 - привод ротора распределителя топлива41 - fuel distributor rotor drive

42 - цифровой термометр42 - digital thermometer

43 - датчик температуры43 - temperature sensor

Фиг.4Figure 4

6, 8 - каналы корпуса распределителя топлива6, 8 - channels of the housing of the fuel distributor

12, 13 - каналы корпуса распределителя топлива12, 13 - channels of the fuel distributor housing

44 - пружина44 - spring

45 - шайбы45 - washers

46 - крышка корпуса распределителя топлива46 - fuel dispenser housing cover

47 - ось ротора47 - axis of the rotor

48 - втулка48 - sleeve

49 - штуцеры49 - fittings

Фиг.5Figure 5

50 - верхняя половина корпуса мерной емкости50 - upper half of the body of the measured capacity

51 - нижняя половина корпуса мерной емкости51 - the lower half of the body measured volume

52 - крепежные элементы52 - fasteners

53, 54 - электроды сигнализатора верхнего уровня топлива53, 54 - electrodes of the fuel level switch

55, 56 - электроды сигнализатора нижнего уровня топлива55, 56 - electrodes of the low fuel level warning device

57...60 - выводы электродов57 ... 60 - leads of electrodes

Фиг.66

18 - кольца уплотнительные18 - sealing rings

61 - корпус гидроцилиндра61 - cylinder body

62, 63 - заглушки корпуса гидроцилиндра62, 63 - plugs of the cylinder body

64...67 - электроды сигнализаторов крайних положений поршня64 ... 67 - electrodes of signaling devices of extreme positions of the piston

68...71 - выводы электродов68 ... 71 - conclusions of electrodes

Фиг.77

14, 16 - штуцеры мерного гидроцидиндра14, 16 - fittings of a measured hydraulic cylinder

61 - корпус мерного гидроцилиндра61 - housing measuring cylinder

62, 63 - заглушки корпуса мерного гидроцилиндра62, 63 - plugs of the body of the measured hydraulic cylinder

72, 73 - электроды датчика положения поршня72, 73 - electrodes of the piston position sensor

74 - автогенератор74 - auto generator

75, 76 - выводы электродов75, 76 - conclusions of electrodes

Claims

1. A method of measuring the volumetric flow rate of fuel by an internal combustion engine (ICE), comprising the steps of counting the number of fillings from the fuel tank and emptying the fuel into the intake manifold of the ICE of the measured hydraulic cylinder with a piston, characterized in that the emptying of one part of the hydraulic cylinder is carried out simultaneously with the filling of the other part of it with fuel due to the excess pressure of the fuel created by the internal combustion engine fuel pump, and the connection of the first and second parts of the hydraulic cylinder to the fuel pump and to the intake manifold of the internal combustion engine and vice versa roizvodyat by a distributor, switches from one position to another when the piston of one of the end positions in the hydraulic cylinder.

2. The method according to claim 1, characterized in that the residual fuel is drained into the fuel tank from the intake manifold of the internal combustion engine through the measuring tank, the number of fillings of the measuring tank is filled with fuel, and the amount of fuel drained into the fuel tank is subtracted when determining the total fuel consumption, from the volume obtained by counting the emptying of the fuel from the measuring cylinder.

3. The method according to claim 1, characterized in that the fuel consumption rate (instantaneous flow rate) is determined by the change in the position of the piston in the hydraulic cylinder for a certain time interval or by the time the piston moves inside the hydraulic cylinder from one specific position of the piston inside the hydraulic cylinder to its other specific position.

4. A device for measuring the volumetric flow rate of fuel by an internal combustion engine (ICE), comprising a measuring tank with three fittings and a fuel quantity sensor in it, connected by a first fitting to the ICE fuel tank through a 2-way solenoid valve, characterized in that the second fitting is a measuring capacitance connected to the exhaust pipe of the intake manifold of the internal combustion engine, and the third fitting of the measuring tank is connected to the atmosphere, a measured hydraulic cylinder with fittings in the end walls, divided into two non-communicating parts of the pores, is introduced into the device shnem, and the connection of the first and second parts of the hydraulic cylinder, respectively, to the internal combustion engine fuel pump and to the internal combustion engine intake manifold and vice versa, occurs through a distributor inserted into the device and switched by the signals of the extreme position signals of the hydraulic cylinder piston inserted into the device.

5. The device according to claim 4, characterized in that the graduated hydraulic cylinder is equipped with a piston position sensor inside the hydraulic cylinder.

6. The device according to claim 4, characterized in that the sensor of the amount of fuel in the measured tank is made in the form of at least two indicators of the presence of fuel in the measured tank, one filling indicator and one indicator of emptying the measuring tank.

7. The device according to claim 4, characterized in that the internal volume Vm of the measured hydraulic cylinder and the measured capacity is selected according to the conditions

Vm = (0.001-0.0001) Vt, where Vt is the volume of the internal combustion engine fuel tank,

Vm≥Δt and min dV / dt, where dV / dt is the maximum rate of volumetric fuel consumption, and tmin = ≥5 s is the minimum time the piston moves in the hydraulic cylinder from one extreme position to another.

8. The device according to claim 4, characterized in that the measuring capacitance consists of two hollow truncated conical halves, hermetically connected to each other by bases, and containing connecting fittings at the tops, and at the junction of each fitting with the top of the conical half, the presence indicator electrodes are placed fuel.

9. The device according to claim 4, characterized in that the graduated hydraulic cylinder is made of a dielectric body and two end caps with fittings, and on the end surface of each cap are placed the electrodes of the proximity detector of the piston.

10. The device according to claim 4, characterized in that the piston of the measured hydraulic cylinder is made with highly conductive surfaces and has at least two grooves on its cylindrical surface, in each of which a sealing ring of triangular section is placed.

11. The device according to claim 4, characterized in that the piston position sensor inside the hydraulic cylinder is made in the form of extended cone-shaped capacitive electrodes deposited on the surface of the measuring cylinder, and included in the frequency setting circuit of the oscillator introduced into the device.

12. The device according to claim 4, characterized in that the distributor is made in the form of a stator with four channels, and a rotor with two channels for fuel flow, and the rotor is connected to the drive and pressed against the stator surface by a spring, and the contacting surfaces of the stator and rotor are made conical .

13. The device according to claim 4, characterized in that it introduced an additional 2-way solenoid valve, which is connected to the fuel pump and to the intake manifold of the internal combustion engine through tees inserted into the device.

14. A system for measuring the volumetric fuel consumption of an internal combustion engine, comprising flow sensors in the direct and reverse pipelines of the fuel tank, a processor, a display (recorder), an output connector, as well as the main coding input of the processor and an input for receiving signals from a sensor, fuel tank level the fact that the fuel consumption sensor in the direct pipeline is made in the form of a measured hydraulic cylinder with a piston and signaling devices for the extreme positions of the piston, as well as with a piston position sensor inside the hydraulic cylinder connected via a sig converter the sensor cores in the code to the main code input of the processor, and the fuel consumption sensor in the return pipe is made in the form of a measuring tank with indicators for filling and emptying fuel, in addition, the processor outputs are connected to the system, to which the electromagnetic drive of the distributor and the windings of the first and the second EMC introduced into the system, and the outputs of a digital thermometer inserted into the system, the sensor of which is placed with thermal contact with fuel in the graduated cylinder.

15. The system for measuring the volumetric fuel consumption of the internal combustion engine according to 14, characterized in that the rate of change of fuel consumption (instantaneous consumption) is determined by the difference in the readings of the piston position sensor inside the hydraulic cylinder for a certain time interval or by the time the code changes at the output of the position sensor signal converter the piston inside the hydraulic cylinder into a code from one specific value to another specific code value.