RU2794502C1

RU2794502C1 - Fuel flow meter for diesel internal combustion engines of motor vehicles

Info

Publication number: RU2794502C1
Application number: RU2022117818A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Максимов; Никита Васильевич Поживилов; Александр Алексеевич Меркулов
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2023-04-19

Abstract

FIELD: instrumentation; diesel engines of motor vehicles.

SUBSTANCE: invention can be used to accurately determine the fuel consumption of a diesel engine at idle. The device is installed in the section in the line connecting the fuel tank with the coarse fuel filter 18 by connecting the flexible fuel supply hose 14 through the filter through the threaded fitting 16 to the supply line 3 of the engine 5, as well as in the section in the line connecting the fuel tank with the engine 5, by connecting the flexible hose 15 through the threaded fitting 17 to the drain line 4 of the engine 5. When measuring fuel consumption, the fuel drain valve 24 must be closed, and the valves 20, 21, 22 and 23 are open. The digital fuel level sensor 9, as well as the measuring scale 11 of the vertical glass tube 10, make it possible to visually track the fuel consumption when measuring fuel consumption. Communication with the atmosphere occurs due to the hole in the upper part of the glass vertical tube 10 and with the tap 20 open, as well as the upper part of the metal container 12, thus ensuring the equalization of the fuel level in all three communicating vessels before the start of measurements, as well as directly during measurements of diesel fuel consumption. The device is installed at the expense of the bubble sensor 6, and in the process of testing, its location in the horizontal and vertical planes is periodically monitored by adjusting the screws 6 of the tripod base supports. After the end of the measurements, the remaining fuel is removed from the flow meter through the drain cock 24.

EFFECT: possibility of measuring the fuel consumption of a diesel internal combustion engine at idle when using the required amount of fuel in the gauge tank of the device while ensuring the accuracy of the measurement results.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно, к устройствам - расходомерам топлива дизельных двигателей на основе системы сообщающихся сосудов путем измерения аналогово-цифровым методом, и может быть использовано для точного определения расхода топлива двигателя автотранспортного средства на холостом ходу.The invention relates to control and measuring equipment, namely, to devices - fuel flow meters for diesel engines based on a system of communicating vessels by measuring by analog-digital method, and can be used to accurately determine the fuel consumption of a motor vehicle engine at idle.

Известно устройство для измерения расхода топлива, содержащее мерный цилиндр, пеногасительную камеру, четырехканальный электромагнитный клапан, датчик давления и микропроцессорный измерительный прибор (см. патент РФ №2649044 С1, МПК G01F 3/38, опубл. 2018 г.).A device for measuring fuel consumption is known, containing a measuring cylinder, a defoaming chamber, a four-channel solenoid valve, a pressure sensor and a microprocessor measuring device (see RF patent No. 2649044 C1, IPC G01F 3/38, publ. 2018).

Недостатки данного устройства состоят в следующем:The disadvantages of this device are as follows:

- итоговая величина расхода топлива является расчетной, а не фактической, так как фактический объем измерительной емкости изобретения слишком мал и не вмещает всего объема топлива для проведения операции прогрева, что требует многократного пополнения емкости;- the final value of fuel consumption is calculated, and not actual, since the actual volume of the measuring tank of the invention is too small and does not contain the entire volume of fuel for the warm-up operation, which requires multiple replenishment of the tank;

- отсутствие независимого вспомогательного средства измерения расхода топлива, позволяющего контролировать корректность полученных данных, а в случае отказа основного средства измерения обеспечить дальнейший сбор данных;- the absence of an independent auxiliary means of measuring fuel consumption, which makes it possible to control the correctness of the received data, and in case of failure of the main measuring means, to ensure further data collection;

- излишняя сложность конструкции прибора;- excessive complexity of the design of the device;

- сложность подключения прибора;- the complexity of connecting the device;

- устройство требует вмешательства оператора в процессе проведения измерений.- the device requires operator intervention during the measurement process.

Известно устройство для автоматического измерения расхода топлива, принятое в качестве прототипа, содержащее расходную емкость с расходным трубопроводом, соединенным с дизельным двигателем через демпфирующее устройство, перепускным трубопроводом для возврата излишков топлива через расширительный бак в расходную емкость, а также трубопроводом пополнения расходной емкости топлива, соединенным с топливным баком через электромагнитный клапан. При этом в расходной емкости размещен погружной элемент в виде полого цилиндра который механически связан с весоизмерительным устройством, подключенным через аналогоцифровой преобразователь к электронной вычислительной машине, подключенной к индикатору и блоку управления электромагнитного клапана для автоматизированного регулирования диапазона измерения расхода топлива (патент РФ №2097707 С1, МПК G01F 9/00, опубл. 1997 г.).A device for automatic measurement of fuel consumption is known, taken as a prototype, containing a supply tank with a supply pipeline connected to a diesel engine through a damping device, a bypass pipeline for returning excess fuel through an expansion tank to the supply tank, and a pipeline for replenishing the fuel supply tank connected with the fuel tank through the solenoid valve. At the same time, a submersible element in the form of a hollow cylinder is placed in the supply tank, which is mechanically connected to a weight measuring device connected via an analog-to-digital converter to an electronic computer connected to an indicator and a solenoid valve control unit for automated regulation of the fuel consumption measurement range (RF patent No. 2097707 C1, IPC G01F 9/00, published 1997).

Недостатками данного устройства являются: отсутствие независимого вспомогательного средства измерения расхода топлива, позволяющего контролировать корректность полученных данных, а в случае отказа основного средства измерения обеспечить дальнейший сбор данных; сложность процесса измерения за счет использование расчетного метода получения значений расходования топлива по косвенным показателям; отсутствие возможности производить измерения цифровым методом (с использованием емкостного цифрового датчика).The disadvantages of this device are: the lack of an independent auxiliary means of measuring fuel consumption, which allows you to control the correctness of the data obtained, and in the event of a failure of the main means of measurement to ensure further data collection; the complexity of the measurement process due to the use of the calculation method for obtaining fuel consumption values by indirect indicators; inability to measure digitally (using a capacitive digital sensor).

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности измерения расхода топлива дизельного двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу при использовании необходимого объема топлива в мерной емкости прибора при одновременном обеспечении точности результатов измерений.The technical problem to be solved by the claimed invention is to provide the possibility of measuring the fuel consumption of a diesel internal combustion engine at idle when using the required amount of fuel in the measuring tank of the device while ensuring the accuracy of the measurement results.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что расходомер топлива для дизельных двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств, содержащий вертикально установленную мерную емкость цилиндрической формы с возможностью ее подключения к питающей и сливной линиям системы питания двигателя внутреннего сгорания с помощью регулирующей аппаратуры, а также электронное устройство контроля расхода топлива, согласно изобретению упомянутая мерная емкость снабжена двумя сообщающимися с ней в ее нижней части сосудами, из которых один выполнен в виде стеклянной вертикальной трубки с измерительной шкалой, закрепленной на наружной поверхности мерной емкости и имеющей сообщение с атмосферой, а другой сосуд имеет меньший объем по сравнению с мерной емкостью и выполнен в виде вертикально ориентированной цилиндрической металлической емкости, последняя жестко закреплена на штативе, сообщена с атмосферой и снабжена в верхней части цифровым датчиком уровня топлива с автономным питанием и внутренней памятью в качестве электронного устройства контроля расхода топлива, а также гибкими шлангами с разъемами для упрощенного подключения к питающей и сливной линиям системы питания дизельного двигателя внутреннего сгорания автотранспортных средств.The solution of the stated technical problem is achieved by the fact that the fuel flow meter for diesel internal combustion engines of motor vehicles, containing a vertically installed measuring container of a cylindrical shape with the possibility of connecting it to the supply and drain lines of the internal combustion engine power system using control equipment, as well as an electronic flow control device fuel, according to the invention, said measuring container is provided with two vessels communicating with it in its lower part, one of which is made in the form of a glass vertical tube with a measuring scale fixed on the outer surface of the measuring container and having communication with the atmosphere, and the other vessel has a smaller volume in terms of in comparison with the measured container and is made in the form of a vertically oriented cylindrical metal container, the latter is rigidly fixed on a tripod, communicated with the atmosphere and equipped in the upper part with a self-powered digital fuel level sensor with internal memory as an electronic fuel consumption control device, as well as flexible hoses with connectors for simplified connection to the supply and drain lines of the power supply system of the diesel internal combustion engine of vehicles.

На решение поставленной технической задачи направлено на то, что стеклянная трубка и металлическая емкость сообщены между собой в нижней части с помощью гибкого шланга.To solve the stated technical problem, it is aimed at the fact that the glass tube and the metal container are connected to each other in the lower part with the help of a flexible hose.

На решение поставленной технической задачи направлено также то, что мерная емкость и сообщающиеся с ней сосуды закреплены на штативе, имеющем регулируемые опоры.The solution of the stated technical problem is also directed by the fact that the measuring container and the vessels communicating with it are fixed on a tripod having adjustable supports.

Решение поставленной технической задачи достигается также тем, что мерная емкость снабжена пузырьковым уровнем для контроля ее положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях.The solution of the stated technical problem is also achieved by the fact that the measuring container is equipped with a bubble level to control its position in the vertical and horizontal planes.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема устройства и его подключения к топливной системе дизельного двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства.The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the device and its connection to the fuel system of a diesel internal combustion engine of a motor vehicle.

Расходомер топлива для дизельных двигателей автотранспортных средств 1 содержит вертикально установленную мерную емкость 2 цилиндрической формы с возможностью ее подключения к соответствующим питающей и сливной линиям 3 и 4 системы питания двигателя 5 внутреннего сгорания и выставляется в горизонтальной и вертикальной плоскостях с помощью регулирующей аппаратуры, выполненной в виде пузырькового уровня 6 и опорных винтов 7 штатива 8. В состав расходомера входит также электронное устройство контроля расхода топлива в виде датчика 9 уровня. Устройство дополнительно снабжено двумя сообщающимися с мерной емкостью 2 в ее нижней части сосудами, из которых один выполнен в виде стеклянной вертикальной трубки 10 с измерительной шкалой 11, закрепленной на наружной поверхности мерной емкости 2 и имеющей сообщение с атмосферой. Другой сосуд при этом имеет меньший объем по сравнению с мерной емкостью 2 и выполнен в виде вертикально ориентированной цилиндрической металлической емкости 12, имеющий сообщение в нижней части со стеклянной вертикальной трубкой 10 через гибкий шланг 13. Металлическая емкость 12 жестко закреплена на штативе 8, сообщена с атмосферой, а датчик 9 уровня топлива установлен в ее верхней части и выполнен в виде цифрового емкостного датчика 9 уровня топлива с автономным питанием и внутренней памятью. Мерная емкость 2 снабжена гибкими шлангами 14 и 15 с разъемами для упрощенного подключения к питающей и сливной линиям 3 и 4 системы питания дизельного двигателя 5 автотранспортных средств. Для подключения шлангов 14 и 15 расходомера к прямой и обратной магистралям 3 и 4 предусмотрены советующие резьбовые штуцеры 16 и 17. Подключение к питающей линии осуществляется до фильтра 18 грубой очистки перед топливным насосом 19. В состав расходомера 1 входит ряд элементов регулировки процесса измерения, а именно: кран 20 предусмотрен для заправки мерной емкости 2, кран 21 предусмотрен для движения топлива по гибкому шлангу 15, кран 22 предусмотрен для движения топлива по гибкому шлангу 14, кран 23 предусмотрен для перекрытия движения топлива по гибкому шлангу 13, а кран 24 - для удаления топлива из мерной емкости 2. Для удобства заправки расходомера 1 топливом предусмотрена топливозаливная горловина 25.The fuel flow meter for diesel engines of vehicles 1 contains a vertically mounted measuring container 2 of cylindrical shape with the possibility of its connection to the corresponding supply and drain lines 3 and 4 of the power supply system of the internal combustion engine 5 and is set in horizontal and vertical planes using control equipment, made in the form bubble level 6 and support screws 7 of support 8. The flow meter also includes an electronic fuel consumption control device in the form of a level sensor 9. The device is additionally equipped with two vessels communicating with the measuring container 2 in its lower part, one of which is made in the form of a glass vertical tube 10 with a measuring scale 11 fixed on the outer surface of the measuring container 2 and having communication with the atmosphere. In this case, the other vessel has a smaller volume compared to the measuring container 2 and is made in the form of a vertically oriented cylindrical metal container 12, having communication in the lower part with a glass vertical tube 10 through a flexible hose 13. The metal container 12 is rigidly fixed on a tripod 8, communicated with atmosphere, and the fuel level sensor 9 is installed in its upper part and is made in the form of a digital capacitive fuel level sensor 9 with autonomous power supply and internal memory. Measuring container 2 is equipped with flexible hoses 14 and 15 with connectors for simplified connection to the supply and drain lines 3 and 4 of the power supply system of the diesel engine 5 of vehicles. To connect the hoses 14 and 15 of the flow meter to the direct and return lines 3 and 4, advisory threaded fittings 16 and 17 are provided. The connection to the supply line is carried out before the coarse filter 18 in front of the fuel pump 19. namely: the valve 20 is provided for filling the measured container 2, the valve 21 is provided for the movement of fuel through the flexible hose 15, the valve 22 is provided for the movement of fuel through the flexible hose 14, the valve 23 is provided for blocking the movement of fuel through the flexible hose 13, and the valve 24 is for removal of fuel from the measuring tank 2. For the convenience of refueling the flow meter 1 with fuel, a fuel filler neck 25 is provided.

Расходомер топлива для дизельных двигателей автотранспортных средств работает следующими образом.The fuel flow meter for diesel engines of vehicles operates as follows.

Перед началом испытаний необходимо произвести подключение расходомера 1 вместо топливного бака автотранспортного средства к питающей топливной линии 3 системы питания дизельного двигателя 5 с помощью резьбового штуцера 16 для подключения гибкого шланга 14 через топливный фильтр 18 грубой очистки, который установлен перед топливным насосом 19. К сливной топливной линии 4 двигателя 5 автотранспортного средства подключается гибкий шланг 15 с помощью резьбового штуцера 17.Before starting the tests, it is necessary to connect the flow meter 1 instead of the fuel tank of the vehicle to the fuel supply line 3 of the diesel engine power system 5 using a threaded fitting 16 to connect the flexible hose 14 through the coarse fuel filter 18, which is installed in front of the fuel pump 19. To the drain fuel line 4 of the engine 5 of the vehicle, a flexible hose 15 is connected using a threaded fitting 17.

После подключения расходомера 1 к системе питания дизельного двигателя 5 для его заправки топливом открываются краны 20, 21, 22 и 23, а кран 24 перекрывается. Далее расходомер 1 заправляется топливом через топливозаливную горловину 25. При этом топливо распределяется между мерной емкостью 2, стеклянной вертикальной трубкой 10 и металлической емкостью 12.After connecting the flow meter 1 to the power supply system of the diesel engine 5 for its refueling, valves 20, 21, 22 and 23 are opened, and the valve 24 is closed. Next, the flow meter 1 is filled with fuel through the fuel filler neck 25. In this case, the fuel is distributed between the measuring tank 2, the vertical glass tube 10 and the metal tank 12.

Затем производится установка прибора в горизонтальной и вертикальной плоскостях по показаниям пузырькового уровня 6 за счет изменения длины регулируемых винтовых опор 7 штатива 8. В результате топливо в мерной емкости 2, стеклянной вертикальной трубке 10 и металлическая емкости 12 устанавливается на одном уровне в горизонтальной плоскости, обеспечивая достоверность получаемых данных. Далее происходит запуск дизельного двигателя 5 и обеспечивается его дальнейшая работа в режиме холостого хода. При этом в течение 2-3 минут произойдет установление режима работы расходомера 1, а топливо заполнит питающую и сливную линии 3 и 4 системы питания дизельного двигателя 5. Результаты замеров показателей расхода топлива за фиксированный промежуток времени, выполненные в первые 2-3 минуты работы двигателя, рекомендуется не учитывать при обработке получаемых данных.Then the device is installed in horizontal and vertical planes according to the readings of the bubble level 6 by changing the length of the adjustable screw supports 7 of the tripod 8. reliability of the received data. Next, the diesel engine 5 is started and its further operation in the idling mode is ensured. In this case, within 2-3 minutes, the operating mode of the flow meter 1 will be established, and the fuel will fill the supply and drain lines 3 and 4 of the diesel engine 5 power system. , it is recommended not to take into account when processing the received data.

В процессе проведения замеров топливо потребляется через питающую линию 3 из расходомера 1 через гибкий шланг 14 и возвращается через шланг 15 в мерную емкость 2 через сливную линию 4 возврата топлива. Объем расходуемого топлива фиксируется цифровым методом с помощью цифрового емкостного датчика 9 уровня топлива с автономным питанием и внутренней памятью для сохранения данных с интервалом 1 мин. и дальнейшей их выгрузки на персональный компьютер (на чертеже не показан). Одновременно измерения дублируются вручную с помощью измерительной шкалы 11 по уровню топлива в стеклянной вертикальной трубке 10 непосредственно в процессе проведения замеров ежеминутно. Предварительно должна быть проведена тарировка и калибровка уровня топлива в мерной емкости 2, стеклянной вертикальной трубке 10 металлической емкости 12 расходомера 1 по датчику 9 и измерительной шкале 10. В качестве цифрового емкостного датчика 9 может использоваться датчик типа ДУТ Р-7.In the process of measurements, fuel is consumed through the supply line 3 from the flow meter 1 through the flexible hose 14 and returns through the hose 15 to the measuring tank 2 through the fuel return drain line 4. The amount of fuel consumed is recorded digitally using a digital capacitive fuel level sensor 9 with autonomous power supply and internal memory for saving data at an interval of 1 min. and their further unloading on a personal computer (not shown in the drawing). At the same time, the measurements are duplicated manually using the measuring scale 11 according to the fuel level in the glass vertical tube 10 directly in the process of taking measurements every minute. The fuel level in the measuring tank 2, the glass vertical tube 10 of the metal tank 12 of the flow meter 1 must first be calibrated and calibrated using the sensor 9 and the measuring scale 10. As a digital capacitive sensor 9, a sensor of the DUT R-7 type can be used.

После проведения измерений работа дизельного двигателя 5 останавливается, остатки топлива из мерной емкости 2 сливаются в тару для хранения топлива через сливной кран 24. Для этого кран 24 переводится в открытое положение. Шланги 14 и 15 расходомера 1 отсоединяются от питающей и сливной линий 3 и 4 двигателя внутреннего сгорания 5 за счет резьбовых штуцеров 16 и 17, соответственно, при этом остатки топлива из гибких шлангов 14 и 15 также сливаются в тару для хранения топлива. Краны 20-24 перекрываются. Данные с цифрового емкостного датчика 9 выгружаются на компьютер, а данные записей уровня топлива по измерительной шкале 11 фиксируются при необходимости в протоколе.After the measurements, the operation of the diesel engine 5 stops, the remaining fuel from the measuring tank 2 is drained into the fuel storage container through the drain valve 24. To do this, the valve 24 is moved to the open position. The hoses 14 and 15 of the flow meter 1 are disconnected from the supply and drain lines 3 and 4 of the internal combustion engine 5 due to the threaded fittings 16 and 17, respectively, while the remaining fuel from the flexible hoses 14 and 15 is also drained into a fuel storage container. Taps 20-24 overlap. The data from the digital capacitive sensor 9 is uploaded to the computer, and the data of the fuel level records on the measuring scale 11 are recorded, if necessary, in the protocol.

Использование в конструкции расходомера 1 мерной емкости 2 и дублирующих функцию контроля за расходом топлива сосудов в виде стеклянной вертикальной трубки 10 с измерительной шкалой 11 и металлической емкости 12 с цифровым емкостным датчиком 9 уровня топлива позволяют производить замер расхода дизельного топлива двигателя внутреннего сгорания, автотранспортных средств, в том числе автобусов, на холостом ходу за произвольный промежуток времени, который ограничивается только объемом мерной емкости 2.The use of a measuring tank 2 in the design of the flow meter 1 and vessels duplicating the fuel consumption control function in the form of a glass vertical tube 10 with a measuring scale 11 and a metal tank 12 with a digital capacitive fuel level sensor 9 allow measuring the consumption of diesel fuel of an internal combustion engine, motor vehicles, including buses, idling for an arbitrary period of time, which is limited only by the volume of the measuring tank 2.

Таким образом, изобретение обеспечивает возможность измерения расхода топлива дизельного двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу при использовании необходимого объема топлива в мерной емкости прибора при одновременном обеспечении точности результатов измерений.Thus, the invention makes it possible to measure the fuel consumption of a diesel internal combustion engine at idle when using the required amount of fuel in the measuring tank of the device, while ensuring the accuracy of the measurement results.

Claims

1. A fuel flow meter for diesel internal combustion engines of motor vehicles, containing a vertically mounted measuring container of a cylindrical shape with the possibility of connecting it to the supply and drain lines of the internal combustion engine power system using control equipment, as well as an electronic fuel consumption control device, characterized in that the mentioned measuring container is provided with two vessels communicating with it in its lower part, one of which is made in the form of a glass vertical tube with a measuring scale fixed on the outer surface of the measuring container and having communication with the atmosphere, and the other vessel has a smaller volume compared to the measuring container and is made in the form of a vertically oriented cylindrical metal container, the latter is rigidly fixed on a tripod, communicated with the atmosphere and equipped in the upper part with a self-powered digital fuel level sensor and internal memory as an electronic fuel consumption control device, as well as flexible hoses with connectors for simplified connection to the supply and drain lines of the power supply system of the diesel internal combustion engine of vehicles.

2. The flow meter according to claim 1, characterized in that the glass tube and the metal container are connected to each other at the bottom with a flexible hose.

3. The flow meter according to claim 1, characterized in that the measuring container and the vessels communicating with it are fixed on a tripod having adjustable supports.

4. The flow meter according to claim 1, characterized in that the measuring container is equipped with a bubble level to control its position in the vertical and horizontal planes.