CN85107140A - 内燃机燃油计量*** - Google Patents

Abstract

一种由定量柱塞泵、定压柱塞泵、液容装置、控制电路和显示装置组成的内燃机燃油计量***，该***以连续→断续→连续的方式向内燃机供油，并根据断续的次数和每次断续所代表的排油量计算出内燃机的耗油量。本发明具有计量精确、安装方便的优点，可通于各种沸点燃油的内燃机。

Description

本发明涉及一种内燃机燃油的计量***，尤其是交通工具的内燃机油耗计量装置。

将内燃机作为驱动装置的水陆交通工具其运转中内燃机工作的稳定性是衡量内燃机效率的重要因素。了解内燃机在各种工作条件下的运转情况，掌握其工作效率，是保证安全生产和正常运行的前提。为了掌握内燃机的效率，通常采用的方法有功率计、计算总驾驶里程或使用时间及观察其排烟状况等等，并以此来推定内燃机是否要修理或更新。但这些测量方法测量精度低，而且还不能反映出内燃机在各种实际工作条件下的运转情况，如点火情况油耗等等。为了正确掌握内燃机在实际运行中的各种参数，使驾驶员能及时地调节内燃机使之处在最佳工作状况下运转，也有人提出了一些用于显示内燃机工作时的油耗参数的技术设想，如美国专利US4，079，623中提出的一种内燃机燃油测量***。该***采用一个定量泵，其原理是定量泵每排出一次油就发出一个脉冲信号给计量显示电路;在该计量显示电路中代表每次排油量的脉冲信号被电平转换或累积计算后，通过显示器显示出内燃机的瞬时油耗或累积油耗。但是这种计量***离实际使用还存在一些问题，其最大的缺点是因其定量泵排出的燃油是断续的，它虽然能测出排油量，但是由于其向内燃机的供油不连续影响内燃机的正常运行。

本发明的任务就是要提供一种经改进的不仅能精确计算内燃机的瞬时油耗和累积油耗，还能连续向内燃机供油的内燃机燃油计量***。

本发明的任务是以如下方式完成的。如图1所示，将一个相当于定量柱塞泵的燃油容积测量装置的一端连接于油箱，另一端与一个液容装置连接;该液容装置的另一端通过油管直接与内燃机连接。工作时，燃油被吸入到燃油容积测量装置，并注入燃油容积测量装置中的定容积腔;定容积腔一经注满，燃油容积测量装置就将被注满的燃油排入液容装置，同时发出一个代表燃油排出量的脉冲信号给电路控制装置;随后再进行第二次吸油、排油工作循环。被燃油容积测量装置排出的燃油通过液容装置部份输给内燃机，部份积存在液容装置中。在液容装置中设置有一个按积存在液容装置中燃油的压力或液位来控制燃油积存量的控制器;当积存的燃油压力或液位抵达一定值时控制器发出信号使燃油容积测量装置停止排油，这时液容装置依靠自生的压力或者借助于内燃机自身的泵油装置能继续向内燃机供油;当积存的燃油压力或液位降到一定值时，控制器又发出信号使燃油容积测量装置重新工作。

对于要重复使用余油的内燃机，本发明如图2所示，可在内燃机和液容装置间设置一个回油管将内燃机的余油馈回液容装置后再输向内燃机，使燃油容积测量装置排出的燃油能全部输向内燃机以保证测量的精确性。

本发明以连续-断续-连续的方式，并根据断继的次数和每次断续所代表的排油量计算出内燃机工作时的耗油量，从而达到本发明的目的。

附图说明：

图1是本发明原理的方框图。

图2是可重复使用余油的本发明原理的方框图。

图3是体现本发明原理的第1实施例方框图。

图4是体现本发明原理的第2实施例的方框图。

图5A，是图3的具体示意图。

图5B，是图5A中的定量柱塞泵柱执行排油冲程前的位置示意图。

图6是体现本发明的第2实施例。

图7是图4的具体示意图。

下面将参考附图通过对实施例的说明来进一步了解有关本发明的原理，结构和用途。

实施例1：

本实施例中的燃油容积测量装置是一个定量柱塞泵（2），这种定量柱塞泵（2）虽能精确地测定不同粘度和纯度燃油的单位容积量，但它有吸入扬程低的缺点，特别对低沸点的燃油，在它吸入扬程几厘米的地方燃油就会因各种客观因素，如温度、挥发等而汽化，产生汽阻，大大削弱流体效率。所以本实施例在定量柱塞泵（2）的上游串连一只相当于供油装置的定压柱塞泵（3），以加大吸入扬程，保证整个***工作的可靠性和稳定性，尤其对提高计量精度极为重要。

参照图3本实施例在整个***中的配置为：油箱（4）与一相当于供油装置的定压柱塞泵（3）的输入端连接;定压柱塞泵（3）的输出端通过油管与一相当于燃油容积测量装置的定量柱塞泵（2）的输入端连接;定量柱塞泵（2）的输出端通过油管（42）与一液容装置（6）的输入端连接;该液容装置（6）的输出端直接通过油管（43）与内燃机的进油管接头连接。在连接定压柱塞泵（3）和定量柱塞泵（2）的油管（45）间设置有一个溢流阀（10），该溢流阀（10）的输出端通过油管（44）与油箱（4）连接。另外还有一个用于接受定量柱塞泵（2）发出的信号并控制定量柱塞泵（2）和定压柱塞泵（3）的控制电路（5）及一个用显示油耗的显示器（33）。

参考图5A和B，本实施例由一壳体（8），一定压柱塞泵（3），一定量柱塞泵（2），一个相当于油管（44）的连结油槽（7），液容室（9）和一溢流阀（10）等组成。

操作时，燃油通过进油管接头（12）流入定压泵进油槽（17），首先定压泵柱塞（13）在定压泵磁力线卷（11）的磁性力作用下，克服弹簧（14）的弹性力向下移动，这时阀（19）关闭，定压泵液容腔（15）中的燃油通过阀（16）被排至油槽（7）;当定压泵柱塞（13）到达定压泵柱塞下止点档块（18）时，定压泵线卷（11）停止工作;定压泵柱塞（13）在弹簧（14）的作用下向上移动使液容腔（15）产生一个负压，由于负压的作用，阀（19）被打开、燃油被吸入液容腔（15），然后定压柱塞（13）反复上述动作直至将燃油注满连结油槽（7）。定量柱塞泵的上止点档块（23）有一个使液容腔（20）与油槽（7）相连的开口（24），燃油通过开口（24）注入液容腔（20）;由于油槽（7）内的燃油压力的作用大于定量柱塞泵（2）的进油阀（25）的弹簧（26）的弹性力的作用，而小于出油阀（28）弹簧（35）的作用，所以阀（25）开着、阀（28）关闭，当定量泵柱塞（21）在定量柱塞泵线卷（22）的作用下向上移动时，由于控制阀（25）已被打开液容腔（20）中的燃油转注入下部液容腔（34）;当定量柱塞泵柱塞（21）移动到上止点档块（23）时，燃油全部被注入下腔，控制电路（5）发出信号指令定量柱塞泵线卷（22）断电停止工作，定量泵柱塞（21）受弹簧（27）的作用向下移动，这时因定量柱塞泵出油阀（28）的弹簧（35）的弹性力作用小于弹簧（27）的弹性力作用，油阀（28）被打开，燃油被压出定量柱塞泵（2）进入液容室（9）。在定量泵柱塞（21）到达定量柱塞泵下止点档块（29）时，一个相当于传感器的磁力线卷（30）发出一个代表燃油排出量的脉冲信号。该脉冲信号通过控制电路（5）的电平转换和累积计算后输到显示器（33），显示出内燃机的瞬时油耗和累积油耗。一个脉冲信号所代表的油耗量等于定量柱塞泵一个冲程的移量H与定量柱塞泵（2）的液容腔（20）截面积的乘积。控制电路（5）在接收到该脉冲信号的同时，就接通定量柱塞泵线卷（22），再接受定压柱塞泵的排油进行第二次工作循环，直止注满液容室（9）。与液容室（9）相结的是一个由弹性材料做成的相当于一个储能装置的波纹管（31）。液容室（9）的燃油进入波纹管（31），在燃油压力的作用下波纹管（31）的封闭自由端产生的轴向位移将燃油的压力转换成位移势能;这样即使定量柱塞泵不排油，液容室（9）中的燃油也具有一定的油压。该油压可以利用波纹管（31）在弹性极限内变形力呈线性关系，通过设定被纹管（31）一个最大变形值和最小变形值来获得。由于只有当定量泵柱塞（21）完成一个排油冲程，即抵达下止点挡块（29）时，磁力线卷（30）才会发出一个代表燃油排出量的脉冲信号，为了不致于因定量柱塞泵（2）过多的排油使波纹管（31）膨胀产生塑性变形而失去弹性，波纹管（31）在所设定的最大变形值时产生的变形力应大于或等于弹簧（27）的弹性力。为了保证能以一定的油压向内燃机供油，波纹管（31）在所设定的最小变形值时产生的变形力应大于或等于向内燃机供油所需的压力。所以本实施例当波纹管（31）因变形产生的变形力与弹簧（27）的弹性相等时，定量泵柱塞（21）停止不动;只有当波纹管（31）因变形产生的变形力小于弹簧（27）的弹性力时，定量泵柱塞（21）才能动作向液容室（9）排油。这样就可使本实施例具有一恒定压力范围的自生输油压力。

由于从油箱吸入的燃油有时不可避免会带有汽化了的汽体，另外在燃油吸入过程中也时有可能产生汽化，为了避免因夹杂在燃油中的汽化气体而产生汽阻和保证计量上的正确性，本实施例在油槽（7）顶部的一侧设置一个其压力可调的溢流阀（10），并利用汽化气体比重小，常浮在燃油表面的特点，在定压柱塞泵（3）排油压力的作用下，使燃油表面夹杂有汽化气体的燃油打开溢流阀（10）排出油槽（7）。这些被排出的夹杂有汽化气体的燃油通过油管接入油箱后仍可重复使用。

本实施例对低沸点燃油的发动机如汽油发动机最为适用。现有的汽油发动机和供油泵工作时产生的热量往往会使燃油汽化，当周围工作温度高时，燃油的大量汽化不可避免地就会产生汽阻，从而影响内燃机的工作。采用本实施例后，由于本实施例具有消除燃油汽化气体的装置，可有效地防止气阻的发生，同时由于波纹管（31）的自生储能压力，使输出的燃油具有一定的压力，一般可达到0.25kg/cm²，故输出的燃油可不必使用供油泵，直接输入发动机。所以当本实施例用于低沸点燃油的内燃机时，还具有供油泵的功能，它可省去一般内燃机特别是汽油机的泵油器。

实施例2：

参照图6，本实施例的机械结构和工作原理与实施例（1）基本相同，只是控制方式有所不同。本实施例不采用原实施例（1）中的磁力线卷（30），而是在波纹管（31）的封闭自由端上设置一个磁块（39）和在磁块（39）上方顶部（40）的中央设置一个干簧管（41），利用磁块（39）对干簧管（41）的作用来馈出计量和控制信号。

工作时，定量柱塞泵（2）向液容室（9）排油，排出的燃油使波纹管（31）的封闭自由端向上膨胀变形产生轴向位移，当封闭自由端向上膨胀变形到一预定位置时，磁块（39）吸动干簧管（41）向控制电路（5）发生一个停止工作并代表定量柱塞泵排油量的信号;而当波纹管（31）的封闭自由端随液容室（9）的燃油的排出而弹性恢复降低到一预定位置时，磁块（39）对于弹簧管（41）的磁性力消失，干簧管（41）恢复原状态，发出信号，使定压柱塞泵（3）和定量柱塞泵（2）重新处于工作状态向液容室（9）排出燃油。

由于代表定量柱塞泵（2）每次排油冲程的信号是由磁块（39）吸动干簧管（41）而发出的，所以当波纹管（31）的自由封闭端因弹性恢复下降到一预定位置，定量柱塞泵（2）开始下次排油冲程排出的燃油必须使波纹管（31）的封闭自由端向上产生的轴向位移足可使磁块（39）达到吸动干簧管（41）的高度;并且定量柱塞泵（2）的每次排油冲程必须一次完毕，不能中顿，故波纹管（31）封闭自由端向上轴向位移到预定高度时波纹管（31）的最大弹性恢复力必须小于或等于弹簧（27）的作用力。

根据波纹管（31）的弹性恢复力和磁块（39）与干簧管（41）的相互作用而设定的波纹管（31）封闭自由端的最高和最低预定位置都是一个理论值，而在实际工作中，波纹管（31）的封闭自由端实际位置相对于所设定的预定位置都有一个波动幅度。当波纹管（31）封闭的自由端的最低实际位置高于设定的最低预定位置时，定量柱塞泵（2）排出的燃油会使波纹管（31）的封闭自由端向上产生的轴向位移超过预定值，甚至使磁块（39）碰到顶部（40）;这时，因波纹管（31）的变形受阻、管内油压上升，产生的作用力大于弹簧（27）的弹性推力，使得定量柱塞泵柱塞（21）不能一次性完成排油冲程而影响计量的正确性。为了防止这种情况的出现，本实施例中心磁块（39）和波纹管（31）采用软连接，即采用一个弹簧（46）来连接磁块（39）和波纹管（31），借助于弹簧（46）的缓冲作用，就可有效地避免这种情况的发生，从而提高了***工作的可靠性和计量的精确性。

由于波纹管（31）本身所具有的储能作用、本实施例与实施例（1）一样具有自生油压，即使定量柱塞泵（2）不排油，也可以利用本身的输油压直接向内燃机供油。所以本实施例与实施例（1）一样适用于低沸点燃油的内燃机如汽油机等。

实施例3：

本实施例（方框图）如图4所示，主要由定压柱塞泵（3），定量柱塞泵（2），液容装置（6）和控制电路（5），显示器（33）所组成，实施例具体示意图见图7。本实施例的机械结构与实施例1基本相同，只是液容装置（6）多了一个回油管接头（35）和用一个浮子（36）代替了原与液容室（9）相连接的波纹管（31）。本实施例与一个内燃机自身的供油泵（37）连用后适用于能重复使用余油的内燃机如柴油机等。

本实施例的工作原理参见图7，工作时燃油从进油管接头（12）通过定压柱塞泵（3）和油槽（7）注入定量柱塞泵（2）后被排入到液容室（9）。本实施例中的一部分工作原理和程序与实施例1完全相同，但由于本实施例是与一内燃机自身的供油泵（37）配合使用，向内燃机供油的油压由供油泵（37）提供，故对本***输出的燃油无压力要求。但为了保证供油的连续性，在液容室（9）的一侧设置了一个能随燃油液位变化而上下浮动的浮子（36），以控制液容室（9）的燃油积存量。浮子（36）是一个空心的密封体，在浮子（36）的顶端有一个磁块（39）;在对应于磁块（39）上方的顶部（40）中央设置有一个干簧管（41）;顶部（40）上面开有排气用的微孔（没有画出），用于保证浮子（36）能自如的上下浮动。当浮子（36）随着由定量柱塞泵（2）排出燃油的增加而向上浮动到一预定的位置时，磁块（39）吸动干簧管（41）向控制电路（5）发出一个停止工作并代表定量柱塞泵排油量的信号;而当浮子（36）随液容室（9）中的燃油的排出而降低到一预定位置时，磁块（39）对于干簧管（41）的磁性力消失，干簧管（41）恢复原状态，发出信号;定压柱塞泵（3）和定量柱塞泵（2）重新处于工作状态，向液容室（9）排出燃油。从出油管接头（32）输出的并由内燃机自身的油泵（37）输入到内燃机后馈出的余油通过回油管经回油管接头（35）馈回液容室（9）内重复使用。这里应注意的是定量柱塞泵（2）每次排油冲程的信号是由磁块（39）吸动干簧管（41）而发出的，所以当浮子（36）下降到一预定位置，定量柱塞泵（2）开始下次排油冲程排出的燃油必须使浮子（36）上升到足可使磁块（39）吸动干簧管（41）的高度。这样本实施例不仅从结构上保证余油能馈回液容装置（9）重复使用，而且由于从定量柱塞泵（2）排出的燃油都用于内燃机作功，从而保证了定泵柱塞泵（2）每次排油冲程发出的脉冲信号所代表的耗油量的正确性。

本发明如实施例1和2及3所示有输出压力为恒压和输出压力为零两种，而输出压力为零者是恒压输出的一种特殊型式。本发明可通用于汽油内燃机和柴油内燃机。本发明的电路控制方法是以给定液容装置中燃油的压力或液位一个给定值，取其输油管道因负载流量的变化导致液容装置中的燃油的压力或液位变化所产生的与给定值的相对变化为控制信息来控制定量柱塞泵（2）向液容装置排油的工作频率;而将定量柱塞泵（2）所实际执行的排油工作频率量作为燃油消耗的计量、计数信息量，并将这些信息量经过电平转化或累加后在显示器显示出内燃机的瞬时油耗或累积油耗。

定压柱塞泵（3）和定量柱塞泵（2）都是以它们的磁力线卷（11）和（22）的通电-断电，使它们的柱塞（13）和（21）完成一个工作周期，即吸油冲程和排油冲程。定压柱塞泵（3）的排油实际上是服务于定量柱塞泵的吸油。在定量柱塞泵线卷（22）断电、弹簧（27）推动柱塞（21）执行排油冲程的过程中、实际上定量柱塞泵（2）同时接受由定压柱塞泵（3）执行排油冲程送出的燃油;在柱塞（21）抵达下止点挡块（29）排油冲程完毕时，定量柱塞泵（2）的容积腔（20）必须同时注满燃油，这样才能使磁力线卷（22）再通电后在柱塞（21）向上移动的同时，燃油通过阀门（25）进入定容积腔（34）以确保柱塞（21）进行第二次排油冲程排出的油量不变。也就是说定压柱塞泵（3）的单位时间排油频率应大于或等于定量柱塞泵（2）的单位时间吸油频率，即定压柱塞泵（3）在任何情况下所执行的实际排油量应能保证定量柱塞泵在任何情况下执行的各次吸油的需求量。这点是达到精确计量的基本要求。

本发明以二级柱塞泵串联后与液容装置连接，构成定压泵→定量泵→液容装置的整件;再加上控制电路、计量、计数显示电路便成了一种新颖的内燃机燃油计量***。该计量***可广泛地通用于各种内燃机的燃油计量和显示。各种内燃交通工具使用该计量***后，驾驶员不仅可直接从油耗显示器及时地了解内燃机的瞬时油耗和累积油耗，掌握内燃机在各种负载下的工作情况以不时地调节同燃机工作条件使之处于最佳运转状况;还可以根据内燃机的油耗情况，为判断内燃机是否需要修理或更换新内燃机提供数据。

虽然本发明已通过说明书和附图作了较详尽的说明，但是我们还可以举出许多类似于实施例1、2、3的其它例子，并对实施例1和实施例2及实施例3中所示的各种装置及其配置和控制方法等作出这样和那样的更改，但这些例子和更改都被包括在说明书和权利要求书所概括的发明原理范围内。

补正    85107140

文件名称    页    行    补正前    补正后

说明书    1    10    使驾驶员能及时地调节    以利于内燃机的技术管理，

内燃机使之累积油耗，使内燃机累积油耗，以用

还能    于节能考核管理的三次计

量，还能

2    4    一经注满    注满后

3    13    大大削弱流体效率    阻碍液体流动

4    12    反复上述动作直至将燃    反复上述动作。

油注满连结油槽（7）

后3    弹性力作用    弹性作用力

6    后1    发生    发出

7    10    一次完毕，不能中顿    一次连续完毕

7    后3    实施例中心    实施例中的

9    后3    瞬时油耗累积油耗    瞬时油耗量    累积油耗量

20、21    频率    次数

10    5    必须同时注满燃油，这    已接受注油，当磁力线圈

样才能使磁力线圈（22）    （22）再通电后在柱塞

再通电后在柱塞（21）    （21）向上移动抵上止

向上移动的同时，燃油    点档块（23），燃油通

通过阀门（25）进入定    过阀门（25）进入并注

容积腔（34）以确保柱    满定容积腔（34），以

塞（21）进行第二次    确保柱塞（21）进行第

排油冲程排出的油量不    二次排油冲程排出的油量

变，也就是说定压柱塞    不变。即定压柱塞（3）。

（3）的单位时间排油频

率应大于或多于定量柱

塞（2）的单位时间吸油

频率，即定压柱塞（3）。

补正    85107140

文件名称    页    行    补正前    补正后

说明书    10    18    以不时地调节同燃机工作

条件使之处于最佳运转状

况，还可以根据内燃机的    去掉

油耗情况，

最后一段    全部去掉

所有的    汽阻    汽化    线卷    气阻    气化    线圈

Claims (17)

1、一种由燃油容积测量装置和控制电路及显示装置构成的内燃机燃油计量***，其发明的特征在于，所述燃油容积测量装置的输入端通过油管与油箱连接，其输出端与一液容装置的输入端连接；所述液容装置的输出端通过油管与内燃机的进油管接头连接；在所述容积测量装置上设置有一个与控制电路相连的用于馈出所述容积测量装置工作次数的传感器；所述显示装置用于接收和显示由所述控制电路发出并经过电平转换和累积计算的代表内燃机瞬时油耗和累积油耗的信号。

2、如权利要求1所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是、在所述油箱和燃油容积测量装置之间串一个供油装置。

3、如权利要求2所述的燃油计量***，其进一步的特征是，所述燃油容积测量装置是一个定量柱塞泵;所述供油装置是一个定压柱塞泵。

4、如权利要求3所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述定压柱塞泵和定量柱塞泵由一连接油槽相连接。

5、如权利要求4所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，在所述连接油槽的顶部设置一个其预定压力值是可调的溢流阀。

6、如权利要求5所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述溢流阀的输出端通过管路与油箱连接。

7、如权利要求1、2、3、4、5、6所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述液容装置由一储能装置和一液容室构成。

8、如权利要求7所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述储能装置是一用弹性材料制成的波纹管。

9、如权利要求8所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，用于馈出定量柱塞泵工作次数的所述传感器是设置在定量柱塞泵柱塞的下止点挡块上的磁力线圈;并且只有当定量柱塞泵低达下止点挡块时，所述磁力线圈才发出脉冲信号。

10、如权利要求8，9所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述波纹管设定的最大弹性变形力应大于或等于定量柱塞泵中推动柱塞排油的弹簧的弹性力;设定的最小弹性变形力应力大于或等于向内燃机供油的压力。

11、如权利要求2、3、4、5、6、7、8所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，用于馈出定量柱塞泵工作次数的所述传感器是由一设置在所述波纹管封闭自由端上的磁块和一设置在对应磁块上方顶部中央的干簧管组成。

12、如权利要求11所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述磁块与波纹管封闭自由端通过弹簧柔性连接。

13、如权利要求8、11、12所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述波纹管在最高设定位置时产生的弹性变形力应小于或等于定量柱塞泵中推动柱塞排油的弹簧的弹性力;所述波纹管在最低设定位置时产生的弹性变形力应大于或等于向内燃机供油所需的压力。

14、如权利要求2、3、4、5、6所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述液容装置由一液容室和一浮子组成;在所述浮子的顶端有一磁块，在对应于所述磁块上方的顶部设有一个用于确定液位的干簧管;所述传感器由磁块和干簧管组成。

15、如权利要求14所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述浮子上方的顶部还开设有细小的排气孔。

16、如权利要求15所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述液容室中的燃油液位到达预定值时，所述磁块吸动干簧管，发出一个使所述定压柱塞泵和定量柱塞泵停止工作并代表定量柱塞泵排油量的信号，当所述液容装置中的燃油液位低于预定值时，所述干簧管随磁力的消失，恢复原状态、信号消失、定量柱塞泵和定压柱塞泵开始工作，向液容室执行第二次排油冲程。

17、如权利要求16所述的内燃机燃油计量***，其进一步的特征是，所述定量柱塞泵每次排油冲程应一次完成。并且排出的油量应使液容装置中的浮子上升到磁块吸动干簧管的预定高度。

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