способ и система измерения, учета и контроля расхода топлива двигателем внутреннего сгорания транспортного средства и мониторинга состояния двигателя

Формула изобретения

1. Способ учета и контроля расхода топлива двигателем внутреннего сгорания транспортного средства и мониторинга состояния двигателя, заключающийся в том, что измеряют объемный расход топлива на входе и выходе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), измеряют температуры топлива на входе и выходе ДВС, вводят в вычислитель системы учета и контроля параметры плотности топлива и значения плотности топлива при температуре 20°С, архивируют данные по расходу топлива, привязывают их к дате и времени, вычисляют и выводят на индикацию новые значения объема топлива в баке и новое значение плотности с учетом находящегося в баке остатка топлива, определяют израсходованное топливо суммированием текущих значений массового расхода топлива и остаток топлива в баке транспортного средства вычитанием из нового значения объема топлива в баке величины израсходованного объема топлива и выводят на индикацию израсходованное топливо и остаток топлива в баке, отличающийся тем, что находят значения объемного расхода топлива, потребленного ДВС, как разность объемных расходов на входе и выходе ДВС, выводят текущие значения объемных расходов на индикацию, измеряют и фиксируют объем и температуру остатка топлива в топливном баке до начала расходования топлива ДВС, измеряют скорости потоков топлива на входе ДВС и выходе из него, выбирают из таблицы постоянно запоминающего устройства (ПЗУ) вычислителя данные для коррекции объемных расходов топлива на входе ДВС и выходе из него, используя для выборки данных значения температур и скоростей потоков топлива, измеренных в местах измерения объемного расхода топлива, осуществляют в вычислителе коррекцию измеренного объемного расхода топлива на входе ДВС и выходе из него, приводят значения измеренных объемных расходов топлива на входе в ДВС и на выходе из него, к значениям, соответствующим температуре 20°С, вычисляют «мгновенные значения» объемного и массового расхода топлива и «темп расхода», вычисляют суммарный объемный расход топлива ДВС за произвольно выбранный промежуток времени, вычисляют объемное и/или массовое значение потери топлива в баке как разницу объемных и/или массовых значений расхода топлива в топливном баке и суммарных объемных и/или массовых значений расхода топлива ДВС за выбранный промежуток времени, измеряют текущую температуру остатка топлива в топливном баке, измеряют объем остатка топлива в баке при текущей температуре, измеряют текущую температуру новой порции топлива, предназначенной для пополнения остатка топлива в топливном баке, приводят значение объема остатка топлива, который был до пополнения, к значениям объема, соответствующего новой температуре нового остатка после пополнения, замеряют новую температуру нового остатка топлива в топливном баке после его пополнения, вычисляют значение объема, пополнившего остаток, как разницу значений объема старого остатка, приведенного к текущей температуре нового остатка, и значений объема нового остатка, соответствующего текущей температуре топлива, приводят значение пополняющего объема топлива в соответствие с температурой 20°, вычисляют расхождение между пополняющим объемом топлива и фактически полученным как разницу между значениями их объемов, приведенных к температуре 20°, фиксируют его, приводят измеренное значение объема нового остатка в соответствие с температурой 20° проверяют наличие/отсутствие давления в топливной магистрали низкого давления и фиксируют каждый факт появления/пропадания давления в топливной магистрали низкого давления, проверяют наличие/отсутствие напряжения бортовой сети и фиксируют каждый факт пропадания/появления напряжения, выводят на индикацию текущие значения «мгновенных» и суммарных расходов топлива, «темп расхода», интервал времени, за которое был осуществлен суммарный расход топлива, текущее значение остатка топлива в топливном баке, текущее значение температуры топлива в топливном баке, текущие значения температуры в местах измерения значений объемных расходов, текущую температуру охлаждающей жидкости ДВС, а также текущую информацию состояния ДВС, архивируют вышеперечисленные данные, а также данные о расхождении заявленного количества топлива и фактически полученного.

2. Система учета и контроля расхода топлива двигателем внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства и мониторинга состояния двигателя, содержащая первый и второй расходомеры, расположенные соответственно на нагнетательном и сливном трубопроводах топлива ДВС с топливным баком, по крайней мере, два фильтра подавления пульсаций топлива, при этом выход первого расходомера через первый фильтр подавления пульсаций топлива соединен с входом ДВС, выход которого через второй фильтр подавления пульсаций топлива соединен с входом второго расходомера, а также два термометра, два формирователя импульсов, выходы которых электрически соединены с соответствующими входами вычислителя, отличающаяся тем, что в топливный бак помещен уровнемер с термометром, через интерфейс связи соединенный с вычислителем, каждый расходомер снабжен встроенным ПЗУ, вычислитель снабжен интерфейсом пользователя, к нагнетательному трубопроводу между первым расходомером и первым фильтром подавления пульсаций топлива подключен датчик давления, первый и второй термометры и первый и второй формирователи импульсов встроены в соответствующие расходомеры, при этом на трубопроводе контура для циркуляции жидкости, охлаждающей ДВС, установлен третий термометр.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что к вычислителю через интерфейс связи подключен тахометр для измерения частоты оборотов коленчатого вала ДВС и/или электронный путемер/спидометр, и/или измеритель крена и дифферента, и/или термометры для измерения состояния ходовой части транспортного средства.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что на нагнетательном трубопроводе установлен сепаратор воздуха на выходе топливного насоса низкого давления.

5. Система по п.2, отличающаяся тем, что в заправочную горловину топливного бака помещен термометр для измерения температуры заправляемого топлива, подключенный через интерфейс связи к вычислителю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения, учета и контроля расхода топлива двигателем внутреннего сгорания (ДВС) в процессе эксплуатации и мониторинга его состояния.

Известны способы и устройства для измерения расхода топлива по заявке №93002868, по пат. №2238524 G01F 9/00, недостатком этих способов является низкая точность измерения расхода, т.к. не измеряется скорость, температура в местах измерения расхода топлива и отсутствует контроль параметров остатка топлива в баке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ учета расхода топлива двигателем внутреннего сгорания по пат. №2199091, G01F 9/00, G07С 5/10 от 6.12.2000, опубликованный 20.02.2003 г., принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в следующем.

На входе и выходе ДВС измеряют объемный расход и температуру топлива. В вычислитель через временно подключаемое устройство считывания вводят параметры заправленного в бак топлива по плотности и объему, а также значение плотности при 20°С. Вычисляют плотность топлива в зависимости от измеренной температуры и его массовый расход как разность массовых расходов на входе и выходе ДВС. Вычисляют новые значения объема топлива в баке и новое значение плотности с учетом находящегося в баке остатка, определяют израсходованное топливо суммированием текущих значений массового расхода и остаток топлива в баке вычитанием из нового значения объема топлива величины израсходованного топлива. Выводят на индикацию текущие значения массовых расходов, израсходованное топливо и остаток в баке. Данные о массовом расходе топлива передают на системы диагностики транспортного средства.

Недостатками способа-прототипа являются низкая точность измерения расхода топлива, невозможность определения фактического объема или массы заправленного топлива, отсутствие контроля параметров остатка топлива в баке.

Для устранения указанных недостатков в способе учета и контроля расхода топлива двигателем внутреннего сгорания транспортного средства и мониторинга состояния двигателя, заключающемся в том, что измеряют объемный расход топлива на входе и выходе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), измеряют температуры топлива на входе и выходе ДВС, вводят в вычислитель системы учета и контроля параметры плотности топлива и значения плотности топлива при температуре 20°С, архивируют данные по расходу топлива, привязывают их к дате и времени, вычисляют и выводят на индикацию новые значения объема топлива в баке и новое значение плотности с учетом находящегося в баке остатка топлива, определяют израсходованное топливо суммированием текущих значений массового расхода топлива и остаток топлива в баке транспортного средства вычитанием из нового значения объема топлива в баке величины израсходованного объема топлива и выводят на индикацию израсходованное топливо и остаток топлива в баке, согласно изобретению находят значения объемного расхода топлива, потребленного ДВС, как разность объемных расходов на входе и выходе ДВС, выводят текущие значения объемных расходов на индикацию, измеряют и фиксируют объем и температуру остатка топлива в топливном баке до начала расходования топлива ДВС, измеряют скорости потоков топлива на входе ДВС и выходе из него, выбирают из таблицы постоянно запоминающего устройства (ПЗУ) вычислителя данные для коррекции объемных расходов топлива на входе ДВС и выходе из него, используя для выборки данных значения температур и скоростей потоков топлива, измеренных в местах измерения объемного расхода топлива, осуществляют в вычислителе коррекцию измеренного объемного расхода топлива на входе ДВС и выходе из него, приводят значения измеренных объемных расходов топлива на входе в ДВС и выходе из него, к значениям, соответствующим температуре 20°С, вычисляют «мгновенные значения» объемного и массового расхода топлива и «темп расхода», вычисляют суммарный объемный расход топлива ДВС за произвольно выбранный промежуток времени, вычисляют объемное и/или массовое значение потери топлива в баке как разницу объемных и/или массовых значений расхода топлива в топливном баке и суммарных объемных и/или массовых значений расхода топлива ДВС за выбранный промежуток времени, измеряют текущую температуру остатка топлива в топливном баке, измеряют объем остатка топлива в баке при текущей температуре, измеряют текущую температуру новой порции топлива, предназначенной для пополнения остатка топлива в топливном баке, приводят значение объема остатка топлива, который был до пополнения, к значениям объема, соответствующего новой температуре нового остатка после пополнения, замеряют новую температуру нового остатка топлива в топливном баке после его пополнения, вычисляют значение объема пополнившего остаток как разницу значений объема старого остатка, приведенного к текущей температуре нового остатка, и значений объема нового остатка, соответствующего текущей температуре топлива, приводят значение пополняющего объема топлива в соответствие с температурой 20°С, вычисляют расхождение между пополняющим объемом топлива и фактически полученным как разницу между значениями их объемов, приведенных к температуре 20°С, фиксируют его, приводят измеренное значение объема нового остатка в соответствие с температурой 20°С, проверяют наличие/отсутствие давления в топливной магистрали низкого давления и фиксируют каждый факт появления/пропадания давления в топливной магистрали низкого давления, проверяют наличие/отсутствие напряжения бортовой сети и фиксируют каждый факт пропадания/появления напряжения, выводят на индикацию текущие значения «мгновенных» и суммарных расходов топлива, «темп расхода», интервал времени, за которое был осуществлен суммарный расход топлива, текущее значение остатка топлива в топливном баке, текущее значение температуры в местах измерения значений объемных расходов, текущую температуру охлаждающей жидкости ДВС, а также текущую информацию состояния ДВС, архивируют вышеперечисленные данные, а также данные о расхождении заявленного количества топлива и фактически полученного.

В предлагаемом способе измеряют, контролируют и фиксируют объем и температуру остатка топлива в топливном баке до начала расходования топлива двигателем внутреннего сгорания ДВС. Объем и температура топлива в баке измеряется уровнемером и встроенным в него термометром.

Далее приводят значения измеренного объема топлива в топливном баке к температуре 20°С, вводят значения плотности остатка топлива в баке в вычислитель и вычисляют массу остатка топлива. Подавляют пульсации топлива в топливной магистрали. Измеряют объемный расход топлива на входе в ДВС и выходе из него, измеряют температуры и скорости потоков топлива на входе ДВС и выходе из него. Выбирают из таблицы, хранящейся в вычислителе, данные для коррекции значений объемных расходов, измеренных на входе ДВС и выходе из него, используя значения температур и скоростей потоков топлива, измеренных в местах измерения объемных расходов топлива. После коррекции приводят значения измеренных объемных расходов топлива на входе ДВС и на выходе из него к значениям, соответствующим температуре 20°С, вычисляют объемный расход топлива ДВС как разность объемных расходов на входе ДВС и выходе из него, вычисляют «мгновенные значения» объемного и массового расхода топлива ДВС, вычисляют суммарный объемный и массовый расход топлива ДВС за произвольно выбранный промежуток времени, например смену.

Вычисляют объемный и/или массовый расход топлива из топливного бака как разницу значений остатков до начала расходования и имеющимся на момент проверки, вычисляют объемное и/или массовое значение потери (утечки, недостачи, дисбаланса, несанкционированного отбора и т.д.) топлива как разницу объемных и/или массовых значений расхода топлива в топливном баке и суммарных объемных и/или массовых значений расхода топлива ДВС за выбранный период времени.

С этого момента начинается рассмотрение регламента заправок. Измеряют текущую температуру остатка топлива в топливном баке, измеряют значение объема остатка топлива в баке при текущей температуре, измеряют текущую температуру новой порции топлива, предназначенной для пополнения остатка топлива в топливном баке, вводят в вычислитель значение плотности новой порции топлива при 20°С, измеряют новую температуру нового остатка топлива в топливном баке после его пополнения, приводят значение старого объема остатка топлива (который был до пополнения бака) к значениям объема, соответствующим новой температуре нового остатка (после пополнения), вычисляют значение объема пополнившего остаток топлива как разницу значений объема старого остатка, приведенного к текущей температуре нового остатка, и значений объема нового остатка, соответствующего текущей температуре, приводят значение пополняемого объема топлива в соответствие с температурой 20° и вычисляют его массу, приводят значение объема топлива, фактически полученного, в соответствие с температурой 20° и вычисляют его массу. В вычислителе определяют расхождение между заявленным количеством отпущенного топлива и фактически полученным как разницу между значениями их объемов, приведенных к температуре 20°, или массовых значений, фиксируют это расхождение.

Вычисляют среднее значение, например, десяти последних результатов измерений объемных значений потребленного ДВС топлива, результат умножают на коэффициент k, приводящий время измерения к абсолютному значению одна минута. Получают параметр «темп расхода», который характеризует интенсивность потребления топлива ДВС в текущий момент времени, размерность потребления выражается в литрах в минуту и выводится на индикацию.

Вычисляют среднее значение плотности нового остатка, приводят измеренное значение объема нового остатка в соответствие с температурой 20°, измеряют текущие значения температуры охлаждающей жидкости двигателя, проверяют наличие/отсутствие давления в топливной магистрали низкого давления, фиксируют в вычислителе каждый факт появления/пропадания давления, проверяют наличие/отсутствие напряжения бортовой сети, фиксируют каждый факт отключения/включения. Кроме того, проверяют наличие сигналов от основных блоков системы учета и контроля и фиксируют каждый факт пропадания любого из проверяемых сигналов, проверяют после каждого пропадания питающего напряжения бортовой сети или прерывания сигнала от какого либо блока системы регистрационный номер этого блока, трактуют несовпадение серийного номера как замену неисправного или выработавшего ресурс соответствующего блока на новый, считывают из нового блока его калибровочные данные в вычислитель, выводят на индикацию текущие значения «темпа расхода» и суммарных расходов топлива, интервал времени, за которое был осуществлен суммарный расход топлива, текущее значение остатка топлива в топливном баке, текущее значение температуры топлива в топливном баке, текущие значения температуры в местах измерения значений объемных расходов, текущую температуру охлаждающей жидкости ДВС, а также текущую информацию состояния ДВС и самой системы, технологическую и сервисную информацию, архивируют вышеперечисленные данные, а также факты замены какого-либо блока, данные о расхождении заявленного количества топлива и фактически полученного.

При этом все архивируемые данные привязывают к дате и времени, выводят информацию из архива на устройство считывания, переносят полученные данные на ПК для их анализа и контроля.

Таким образом, в предлагаемом способе достигается повышение точности измерения расхода топлива, а также осуществляется обнаружение и фиксация несанкционированного отбора и потери топлива, расхождения между декларированным и полученным при заправке количества топлива.

Известно устройство для измерения расхода топлива дизельным двигателем по заявке №93002868, G01F 9/00, содержащее счетчик, включенный на входе топливного насоса высокого давления, и счетчик, включенный в магистраль слива избытка топлива в топливный бак. Счетчики содержат сумматоры и датчики угловой скорости соответственно. Дифференциатор вычисляет разность величин расхода топлива, измеренных датчиками в данный момент времени в двух точках.

Недостатками этого устройства являются низкая точность, т.к. не измеряется скорость и температура потока топлива в местах измерения расхода топлива, а также не измеряются параметры остатка топлива в баке.

Известно устройство для учета расхода топлива по патенту РФ №2241210, G01F 9/00, которое содержит датчик исходной температуры топлива и плотномер, установленные в резервуаре, пропускное устройство с насосом, отсекатель подачи топлива, преобразователь температуры текущего расхода топлива, импульсный объемный счетчик, силовой блок, устройство управления с задатчиком объема расхода отпускаемого топлива и электронный вычислитель.

Недостатками этого устройства являются низкая точность измерения, не измеряются и не учитываются скорости потока топлива для определения объемных расходов, а также накопление ошибки учета остатка топлива в баке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является система учета расхода топлива ДВС, схема которой представлена в описании к пат. РФ №2199091, G01F 9/00, опубл. 20.02.2003 г., принятая за прототип.

Укрупненная схема системы-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - двигатель внутреннего сгорания (ДВС); 2.1, 2.2 - первый и второй первичные преобразователи расхода топлива; 3 - нагнетательный трубопровод; 4 - сливной трубопровод; 5.1, 5.2 - первый и второй формирователи импульсов; 7.1 -7.4 - первый, второй, третий и четвертый устройства стабилизации потока топлива; 8.1, 8.2 - первый и второй термометры; 10 - вычислитель; 12 - блок питания; 13 - устройство считывания.

Система-прототип содержит два преобразователя расхода 2.1 и 2.2, расположенных на нагнетательном 3 и сливном 4 трубопроводах топлива, ДВС 1 с топливным баком (не показанного на фиг.1), два формирователя импульсов 5.1 и 5.2, два термометра 8.1 и 8.2, размещенных на нагнетательном 3 и сливном 4 трубопроводах ДВС 1 вблизи от преобразователей 2.1 и 2.2, четыре устройства стабилизации потоков топлива 7.1 - 7.4, вычислитель 10 и соединенные с ним устройство считывания 13 и блок питания 12.

Система-прототип работает следующим образом.

При помощи двух первичных преобразователя 2.1 и 2.2 объемно-тахометрического типа измеряют объемный расход топлива на входе и выходе ДВС 1. Равномерное протекание топлива через преобразователи 2.1 и 2.2 является предпосылкой для точного измерения расхода топлива, что обеспечивается установкой одного или нескольких устройств стабилизации потока 7.1, 7.2, 7.3, 7.4. Электрические сигналы с преобразователей 2.1 и 2.2 поступают в формирователи импульсов 5.1 и 5.2 соответственно, а оттуда в микроконтроллер вычислителя 10. Сюда же поступают сигналы с термометров 8.1 и 8.2, которые измеряют температуру топлива в местах измерения расхода, т.е. на входе и выходе ДВС 1. С помощью временно подключаемого к вычислителю 10 устройства считывания 13 в вычислитель вводят параметры заправленного в топливный бак ДВС 1 по плотности топлива и объему, производят первоначальную установку даты и времени часов реального времени. Вычисляют новые значения объема топлива в баке и новое значение плотности с учетом находящегося в баке остатка топлива по формулам. Определяют израсходованное топливо суммированием текущих значений массового расхода топлива ДВС 1 и остаток топлива в баке транспортного средства вычитанием из объема топлива в баке величины израсходованного топлива. На панель индикации вычислителя 10 выводят по вызову текущие значения массовых расходов ДВС 1, суммарное значение температуры топлива, времени (в часах и минутах), объем заправленного, израсходованного топлива и его остатка в баке. Архивируют в архиве вычислителя 10 данные по расходу топлива, привязывают их к дате и времени. Эта информация может быть передана на устройство считывания 13 для дальнейшей ее компьютерной обработки. Вычисленное значение массового расхода топлива передают с вычислителя через порт на системы диагностики ДВС 1 и автоматики транспортного средства.

Недостатками устройства-прототипа являются невысокая точность измерения расхода, кроме того, не отслеживается значение текущего остатка топлива в баке, фактическое количество топлива, заправляемого в бак, а также отсутствует возможность оперативного обнаружения несанкционированного отбора топлива из бака.

Задача предлагаемого устройства - повышение точности измерения расхода, их достоверности, учета и контроля над расходом топлива и процедурой заправки, а также осуществление мониторинга состояния ДВС.

Для устранения указанных недостатков в системе измерения, учета и контроля расхода топлива двигателем внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства и мониторинга состояния двигателя, содержащей первый и второй расходомеры, расположенные, соответственно, на нагнетательном и сливном трубопроводах, топлива ДВС с топливным баком, по крайней мере, два фильтра подавления пульсаций топлива, выход которого через первый фильтр подавления пульсаций топлива соединен с входом ДВС, выход которого через второй фильтр подавления пульсаций топлива соединен с входом второго расходомера, сливной трубопровод, а также два термометра, два формирователя импульсов, выходы которых электрически соединены с соответствующими входами вычислителя, согласно изобретению, в топливный бак помещен уровнемер с термометром, через интерфейс связи соединенный с вычислителем, каждый расходомер снабжен встроенным ПЗУ, вычислитель снабжен интерфейсом пользователя, к нагнетательному трубопроводу между первым расходомером и первым фильтром подавления пульсаций топлива подключен датчик давления, первый и второй термометры и первый и второй формирователи импульсов встроены в соответствующие расходомеры, при этом на трубопроводе контура для циркуляции жидкости, охлаждающей ДВС, установлен третий термометр.

Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:

1 - двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с топливным баком 1.1; 2.1, 2.2 - первый и второй расходомеры; 3 - нагнетательный трубопровод; 4 - сливной трубопровод; 5.1, 5.2 - первый и второй формирователи импульсов; 6 - уровнемер с термометром; 7.1, 7.2 - первый и второй фильтры подавления пульсаций топлива; 8.1, 8.2, 8.3 - первый, второй и третий термометры; 9 - датчик давления; 10 - вычислитель с интерфейсом связи, интерфейсом пользователя и считывающим устройством; 11 - заправочная горловина топливного бака.

Предлагаемая система содержит первый 2.1 и второй 2.2 расходомеры, расположенные соответственно на нагнетательном 3 и сливном 4 трубопроводах топлива ДВС 1 с топливным баком 1.1. Выход первого расходомера 2.1 через первый фильтр подавления пульсаций топлива 7.1 соединен с входом ДВС 1, выход которого через второй фильтр подавления пульсаций топлива 7.2 соединен с входом второго расходомера 2.2, а сливным трубопроводом 4 соединен с топливным баком 1.1, в который помещен уровнемер с термометром 6, соединенный с вычислителем 10 через интерфейс связи. К нагнетательному трубопроводу 4 между первым расходомером 2.1 и первым фильтром подавления пульсаций топлива 7.1 подключен датчик давления 9. При распространении пульсаций топлива другими блоками, например топливным насосом, возможно подключение дополнительных фильтров подавления пульсаций топлива, соответственно на нагнетательном (перед первым расходомером 2.1) и/или сливном трубопроводах (после второго расходомера 2.2).

При этом первый 8.1 и второй 8.2 термометры и первый 5.1 и второй 5.2 формирователи импульсов, а также постоянно запоминающие устройства (ПЗУ) встроены в соответствующие расходомеры 2.1 и 2.2. Выходы первого 8.1 и второго 8.2 термометров и первого 5.1 и второго 5.2 формирователей импульсов и соответствующих ПЗУ соединены через интерфейс связи с вычислителем 10. Кроме того, на трубопроводе контура для циркуляции жидкости, охлаждающей ДВС 1, установлен третий термометр 8.3. Вычислитель 10 снабжен интерфейсом связи и интерфейсом пользователя. Это дает возможность подключения к интерфейсу связи тахометра для измерения частоты оборотов коленчатого вала ДВС, электронного путимера/спидометра, измерителя крена и дифферента, термометра для измерения состояния ходовой части транспортного средства, термометра (на фиг.2 не показан) в заправочной горловине топливного бака, а наличие интерфейса пользователя обеспечивает доступ к текущей информации и ввод служебной информации. При этом на нагнетательном трубопроводе 3 на выходе топливного насоса низкого давления (не показан на фиг.2) установлен сепаратор для удаления воздуха, попадающего в топливную систему при работе ДВС.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Измеряют и фиксируют объем и температуру остатка топлива в баке 1.1 уровнемером 6 и встроенным в него термометром до начала расходования топлива ДВС 1.

Уровнемер 6 измеряет текущую высоту уровня топлива в топливном баке 1.1 относительно собственной нулевой отметки и выдает на вычислитель 10 через интерфейс связи ее абсолютную величину, выраженную в миллиметрах. Для преобразования текущих значений высоты уровня в текущие значения объема служит таблица соответствия миллиметры-литры. Эта таблица размещается в ПЗУ контроллера уровнемера 6 и является результатом индивидуальной калибровки топливного бака. При первом включении вычислитель 10 считывает из уровнемера 6 и запоминает данные таблицы. Далее вычислитель 10 периодически опрашивает уровнемер 6. Получаемые текущие значения объема остатка топлива приводят к стандартной температуре 20°С, вычисляют текущее значение массы остатка. Для этого заблаговременно вводят в вычислитель 10 через интерфейс пользователя значение плотности топлива при 20°С. Текущие объемные и массовые значения остатка топлива, а также значения его текущей температуры выводятся на индикацию по требованию пользователя. Кроме измерений объема уровнемер 6 также измеряет текущие значения температуры топлива при помощи встроенного в него термометра и через интерфейс связи передает эти данные на вычислитель 10.

Фильтрами подавления пульсаций топлива 7.1 и 7.2 подавляют пульсации топлива в топливной магистрали. В случае необходимости на нагнетательный 3 и сливной 4 трубопроводы могут быть установлены дополнительные фильтры подавления пульсаций топлива (на фиг.2 не показаны). При помощи сепаратора воздуха, установленного на нагнетательном трубопроводе 3 на выходе топливного насоса низкого давления (на фиг.2 не показан), удаляется воздух из топливной системы. Таким образом, повышается точность измерения.

Измеряют объемный расход топлива расходомером 2.1 на входе ДВС 1 и расходомером 2.2 на выходе из него, измеряют температуры и скорости потоков топлива на входе ДВС 1 и выходе из него. Для организации измерений объемных расходов применен алгоритм, при котором контроллер вычислителя 10 формирует калиброванное время измерения, например 1 секунда, в течение которого подсчитываются импульсы, принимаемые от расходомера, причем измерения следуют одно за другим непрерывно - конец текущего измерения является началом следующего. Результат таких измерений - текущие значения относительной скорости потока топлива, проходящего через расходомер, выражается как количество импульсов в секунду.

В составе каждого расходомера имеется ПЗУ, в котором размещена таблица данных, полученная в результате индивидуальной его калибровки на стадии производства. Каждое значение таблицы представляет собой абсолютное значение одной мгновенной дозы топлива соответствующего текущим значениям скорости и температуры (выражается в миллилитрах). Чтобы осуществить выборку текущего значения из таблицы ПЗУ расходомера, контроллер вычислителя 10 формирует физический адрес, состоящий из двух составляющих: текущего значения скорости и текущего значения температуры потока топлива, измеренных в местах измерений объемных расходов. Умножив выбранное значение мгновенной дозы на число импульсов, принятых от расходомера за время измерения, например 1 сек, получают значение объемного расхода за истекшее время измерения, например 1 сек. Приводят значение объемного расхода за истекшее время измерения, измеренного при текущей температуре, к значению соответствующему стандартной температуре 20°С.

Для измерения температуры топлива в расходомерах 2.1 и 2.2 встроены интегральные цифровые термометры, чувствительные элементы которых находятся в тепловом контакте со стенками измерительных камер расходомеров 2.1 и 2.2 соответственно. Данные о текущей температуре топлива, проходящего через расходомеры 2.1 и 2.2, передаются на вычислитель через интерфейс связи.

Контроллер вычислителя 10 вычисляет суммарный объемный расход, например десяти последних измерений («мгновенное значение»), привязывает эти данные к текущей дате и времени и заносит в архив (для построения графика расходования на персональном компьютере (ПК). Вычисляют периодически, например 1 раз в секунду, среднее значение десяти последних результатов измерений объемных значений потребленного ДВС топлива, результат умножают на 6, получают параметр «темп расхода», который характеризует интенсивность потребления топлива ДВС в текущий момент времени, размерность потребления выражается в литрах в минуту и выводится на индикацию. Пересчитывается контроллером вычислителя 10 в массовый эквивалент и также выводится на индикацию. Этот параметр предназначен для машиниста, позволяет экономить топливо, подбирая наиболее рациональный режим работы ДВС, а также позволяет обнаружить момент начала повышенного потребления топлива обычно из-за износа ДВС.

Вычисляется объемное или массовое значение потребленного ДВС топлива за выбранный промежуток времени путем суммирования результатов отдельных измерений, например односекундных, и выводится на индикацию. Выводится на индикацию также время, прошедшее с момента начала измерения до момента проверки, в формате: часы; минуты, например 30 часов и 17 минут.

Контроллер вычислителя 10 определяет объемное или массовое значение несанкционированного отбора топлива как разницу между объемным или массовым значением остатка топлива в баке и измеренным значением объемного или массового расхода топлива ДВС 1 и предоставляет эту информацию для проверяющих лиц.

Это дает возможность оперативного обнаружения несанкционированного отбора топлива из бака.

При помощи датчика давления 9 контролируется наличие или отсутствие давления топлива в топливной магистрали. Наличие давления указывает на рабочее состояние ДВС 1 и наоборот.

Контроль осуществления заправок производится следующим образом.

При помощи термометра уровнемера 6 измеряют текущую температуру остатка топлива в топливном баке 1.1. Уровнемером 6 измеряют объем остатка топлива в баке 1.1 при текущей температуре, измеряют термометром, помещенным в заправочную горловину бака 11, текущую температуру заливаемой порции топлива, предназначенной для пополнения остатка топлива в топливном баке 1.1, вводят в вычислитель 10 значение плотности новой порции топлива при 20°С, измеряют новую температуру нового остатка топлива в топливном баке 1.1 после его пополнения, приводят значение старого объема остатка топлива (который был до пополнения бака) к значениям объема, соответствующим новой температуре нового остатка (после пополнения). Контроллер вычислителя 10 вычисляет значение объема пополнившего остаток топлива как разницу значений объема старого остатка, приведенного к текущей температуре нового остатка, и значений объема нового остатка, соответствующего текущей температуре, приводит значение объема, топлива фактически полученного, в соответствие с температурой 20°.

В вычислителе 10 определяют расхождение между заявленным количеством отпущенного топлива и фактически полученным как разницу между значениями их объемов/массы приведенных к температуре 20°, фиксируют его.

Вычисляют среднее значение плотности нового остатка, приводят измеренное значение объема нового остатка в соответствие с температурой 20°.

Блок стабилизированного питания (на фиг.2 не показан), помещенный в корпус вычислителя 10, подает сигнал о пропадании напряжения бортовой сети вычислителю 10 и обеспечивает питание вычислителя в течение времени, достаточного для занесения в архив как самого факта пропадания напряжения сети, так и других текущих параметров.

Разница значений объемного расхода, измеренных в диапазоне скоростей потоков топлива, который обусловлен работой ДВС, может достигать 10%, поэтому учет скорости потока существенно повышает точность измерения расхода топлива.

Предлагаемое устройство исключает возможность искажения или порчи архивируемых данных, ограничивает доступ посторонних лиц к считывающему устройству, встроенному в вычислитель. Наличие параметра «темп расхода», доступного для машиниста, позволяет подобрать наиболее экономичный режим работы ДВС и получить экономию топлива, а также судить об изношенности ДВС.

Измерение температуры охлаждающей жидкости ДВС позволяет подобрать оптимальный режим прогрева ДВС в зимний период, а также предотвратить переохлаждение и перегрев ДВС.