DE3151309A1

DE3151309A1 - Geraet zur messung des verbrauchs von kraftstoffen

Info

Publication number: DE3151309A1
Application number: DE19813151309
Authority: DE
Inventors: Heinz 4840 Rheda Meier
Original assignee: SEPPELER STIFTUNG fur FLUG UN
Current assignee: SEPPELER STIFTUNG fur FLUG UN
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-09-08

Description

PATENTANWÄLTE: DIPL.-ING. ECKHARDT EYl R ) PHVSIKEK HEIN.? LINSER

ROBERT-BOSCH-STR. lüA D-GO72 DREJtICH

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Firma

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für Flug- und Fnhrwesen

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Gerät zur Messung des Verbrauch:* von Kral U- loCi'on

Beschreibung;

Die Erfindung betrifft eine Gerät zur volumetrisehen Messung des Verbrauchs von Kraftstoffen in flüssiger Phase für Verbrennungsanlagen, beispielsweise Motoren, Heizungsanlagen oder dergleichen, mit Hilfe eines mindestens zwischen zwei Meßmarken geeichten Durchiauf-Meßgefäßes, bei dem der Durchlauf des Flüssigkeitsspiegels durch die Meßmarken mittels Totalreflexion gebündelter Lichtstrahlen jeweils auf eine Fotozelle in einem Fotokopf eine Signalgabe bewirkt, wobei oberhalb des Durchlauf-Meßgefäßes ein Ausgleichsbehälter und unterhalb des Durchlauf-Meßgefäßes Mehrwege-Schaltventile angeordnet sind.

Ein automatischer Verbrauchsmesser für Flüssigkeiten der o.a. Art geht beispielsweise aus dem deutschen Patent 1 2?7 251 hervor. Für die automatische Ermittlung des Kraftstoffverbrauches bei Verbrennungsmotoren, Heizungsanlagen der dergleichen dient ein Meßgerät, bei welchem eine Fotozelle mit zugehöriger Lichtquelle und einem optischen Linsensystem eingebaut int, wobei durch Totalreflexion der Strahlung der Lichtquelle auf dem Flüssigkeitsspiegel des Kraftstoffes die Fotozelle beaufschlagt wird. Durch eine am Meßgerät angebrachte Magnetsteuerung erfolgt die Meßzylinderfüllung und Entleerung.

Dieses bekannte Meßsystem setzt voraus, daß der Kraftstoffspiegel im Ausgleichsbehälter auf die vorgesehene Füllmarke eingestellt wird und in der Zuleitung keine großen Druckschwankungen auftreten. Soll jedoch trotz schwierigen bzw. schwankenden Druckverhältnissen in den Kraftstoffleitungen oder bei beispielsweise physi-

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kaiischen Untersuchungen eine extrem hoho Meß^finaui^kei t erzielt werden, so ist hierfür ein Verbrauchsmesser mit einem Einfotozell ensystem nicht ausreichend. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es aus der deutschen Patentschrift 1 258 619 weiter bekannt, zwei Fotoköpfe vorzusehen, die nacheinander für die Messung wirksam werden.

Dieses bekannte System eignet sich vorzüglich zur V(-rbrauchsmessung von flüssigen Kraftstoffen, welche unter atmosphärischen Bedingungen in flüssiger Phase existent sind, wie beispielsweise Benzin» Die mit diesen bekannten Verbrauchsmessern erzielten Meßgenauigkeiten liegen in der Größenordnung von 0,2 bis 0,5 Promille. Diese bekannten Geräte eignen sich jedoch nicht zur Messung des Verbrauchs von Kraftstoffen, welche nur unter sehr hohem Druck bei Zimmertemperaturen in flüssiger Phase existent sind. Hierzu gehören beispielsweise Butan und seine Abkömmlinge. Durch die zunehmende Entwicklung, von Gasmotoren besteht daher auch das große Bedürfnis, Verbrauchs-Meßgeräte zu entwickeln, die sich zur Messung des Verbrauchs von Kraftstoffen eignen, die bei Zimmertemperaturen nur unter hohem Druck in flüssiger Phase auftreten» Die hier infrage kommenden Drucke liegen in der Größenordnung von 30 bar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs aufgeführten Art vorzuschlagen, welches zur volumetrischen Messung des Verbrauchs von Kraftstoffen in flüssiger Phase geeignet is°t, wobei die flüssige Phase nur bei Zimmertemperaturen und Drucken in derGrößenordnung von 30 bar existent ist.

Da bei der Verwendung von Gasmotoren die Verbrauchte) i.fforenz zwischen Leerlauf und Last betrieb p;rößer· ir.l n\r> -lie

Verbrauchsdifferenz zwischen Leerlauf und Lastbetrieb bei Benzinmotoren, liegt der Erfindung weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verbrauchs-Meßgerät vorzuschlagen, welches einen erweiterten Meßbere.i ch bei Aufrechterhaltung der Meßgenauigkeit aufweist.

Die Lösung dieser Aufgaben besteht darin, daß bei dem eingangs aufgeführten Gerät zur volumetrisehen Messung des Verbrauchs von Kraftstoffen in flüssiger Phase für Verbrennungsanlagen der Ausgleichsbehälter als Druckgefäß ausgebildet ist, daß parallel zum Durchlauf-Meßgefäß mit seinen Meßzellen zwischen dem Ausgleichsbehälter und den Mehrwege-Schaltventilen ein Durchlaufgefäß geschaltet ist und daß zwischen dem Kraftstoffzulauf und dem Ausgleichsbehälter eine Pendelleitung geschaltet ist. Gemäß der Erfindung ist das gesamte Meßgerät für einen Betriebsdruck von ca. JO bar ausgelegt, so daß beispielsweise der Kraftstoff Butan in seiner flüssigen Phase gemessen werden kann.

Durch die Parallelschaltung eines Durchlaufgefäßes zum Durchlauf-Meßgefäß wird gemäß der Erfindung der Meßbereich des Gefäßes erheblich erweitert,' wobei seine Meßgenauigkeit erhalten bleibt.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Durchlauf-Meßgefäß innerhalb des Ausgleichbehälters mit einem Steigrohr verbunden. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, den hohen Systemdruck auch während der Messung aufrechtzuerhalten, so daß keine Druckschwankungen auftreten, welche die Messungen ungünstig beeinflussen würden.

Der Ausgleichsbehälter ist über ein Überströmventil mit

einem druckfesten Auffangbehälter gemäß der Erfindung
verbunden. Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß im
System auch keine Druckerhöhung nuftritt und kein Kraftstoff gas in die Atmosphäre gelangt.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Durchlauf-Meßgefäß drei hintereinanderliegendo Meßgruppen auf, bestehend jeweils aus einem mit einem definierten Volumen
versehenen Meßrohr, sowie einem der oberen und einem der
unteren Meßmarke zugeordneten Fotokopf, wobei jeder Fotokopf eine Lichtquelle sowie einen Fotosensor mit elektronischem Schaltverstärker aufweist.

Die Erfindung wird anhand der Figur, in der ein Ausf ührungnbeispiel dargestellt ist, näher erläutert.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Ansicht des Gerätes nach der Erfindung. Dor Ausgleichsbehälter 1, der als Druckgefäß ausgebildet ist, ist mit dem Durchlauf-Meßgefäß 2, einer Pendelleitung B und einem Durchiaufgefäß 5 verbunden. Das Durchlauf-Meßgefäß 2, die Pendelleitung 8 und das Durchiaufgefäß 5 stehen ihrerseits mit
Mehrwege-Schaltventilen 6 in Verbindung, auf deren Wirkungsweise und Funktion später noch näher eingegangen wird. Dar, Durchlauf-Meßgefäß 2 enthält die Meßzellen λ und 4, welche jeweils aus einem Fotokopf bestehen. Der Fotokopf seinerseits enthält jeweils eine Lichtquelle mit einem optischen Linsensystem, sowie einen Fotosensor mit einem elektronischen Schaltverstärker. Der Zulauf 7 ist mit einer nicht
näher dargestellten Gasflasche verbunden, welche durch
ein Ventil 12 geschlossen werden kann. Der Ablauf 8 führt zum zu prüfenden Motor. Der Ausgleichsbehälter 1 ist seinerseits über ein Überströmventil 10 mit einem druckfesten Auffangbehälter 11 verbunden. Oberhalb des Aun-

-If-

gleichsbehälters 1 befindet sich zur Anzeige des Systemdruckes ein Druckmeßgerät 13. Innerhalb des Ausgleichsbehälters 1 ist ein Steigrohr 9 mit dem Durchlauf-Meßgefäß 2 verbunden und reicht bis in den oberen Teil des Ausgleichsbehälters 1, so daß ein Druckausgleich gegeben ist.

Das Meßgerät liegt in der Kraftstoffzuleitung des zu prüfenden Motors. Zur Messung wird daher der direkte Zulauf von der Gasflasche zum Motor gesperrt und die Kraftstoffentnahme für den Motor erfolgt nur von dem Durchiauf-Meßgefäß 2 und, Je nach Schaltung, von dem Durchiaufgefäß 5. In beiden Gefäßen ist Jeweils die gleiche Füllstandshöhe vorhanden, da diese strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Während der Messung ist die Pendelleitung 5 mit dem Zulauf verbunden und sorgt daher dafür, daß innerhalb des Ausgleichsbehälters 1 eine ausreichende Flüssigkeitssäule zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes vorhanden ist. Selbstverständlich übersteigt die Flüssigkeitssäule nicht die Höhe des Steigrohres 9, da hierdurch die Messung verfälscht werden würde. Bei einem relativ hohen Kraftstoffverbrauch, beispielsweise unter Lastbetrieb, ist das Durchi aufgefaß 5 zn dem Durchlauf-Meßgefäß 2 parallel gesehr." ;e"., so daß dadurch der Meßbereich des Gerätes ohne . i.v Ohtigung der Meßgenauigkeit vergrößert ist. l". >lsclialt .n_:j weiterer L^vz'c -ε ^f -';'.--?*- gefäß " äⁿ der MeTc=U ·>_ zh ralieb: ς ν _ : :..-·. vn> ie ' u sy. * - .: . d S' νϊ ρ · - ', "ge"¹.ν

Während der Messung sinkt ri^r Kr.-if tijtof fspiele] innerhalb des Durchlauf-Meßgefäßes 2 ab und erreicht hierbei die erste Meßmarke in der Meßzelle ?>. Durch Erreichen der Meßmarke wird der von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl auf dem Wege der Totalreflexion dem ebenfalls im Fotokopf angeordneten Fotosensor zugeführt, wodurch ein Zeitmeßgerät eingeschaltet wirdo Hierdurch wird der eigentliche Meßvorgang begonnene Bei Erreichen der unteren Meßmarke in der Meßzelle 4 erfolgt ein entsprechender Vorgang, d.h. auch hier wird der Lichtstrahl einer Lichtquelle durch Totalreflexion an der Kraftstoffoberfläche dem Fotosensor des Fotokopfes der Meßzelle zugeführt, wodurch der Meßvorgang beendet wird. Der zwischen den Meßmarken in der gemessenen Zeit verbrauchte Kraftstoff, ggf= addiert um die entsprechende Flüssigkeitomenge in dem parallel liegenden Durchlauf-Meßgefäß ergibt den Kraftstoffverbrauch in der gemessenen Zeit. Während der gesamten Messung ist das Meßgerät über die Pendelleitung 8 mit der Kraftstoffquelle verbunden, so daß auch wahrend des gesamten Meßvorganges der Systemdruck und damit auch der Vordruck auf den Motor konstant ist, so daß die Betriebsbedingungen während des Meß vorgänge κ unverändt rt bleiben. Die hierdurch erzielte Meßgenauigkeit liegt in der Größenordnung von 2 bis 5 Promille. Din zur Anwendung gelangenden elektronischen Geräte sind nicht näher dargestellt, da diese zum Stand der Technik gehöri:n„ Nach Abschluß der Messung wird der freie Durchlauf des Kraftstoffes durch den unteren Teil des Meßgeräten wieder hergestellt, wobei auch gleichzeitig eine Füllung des Meßgerätes mit Kraftstoff erfolgt, so daß sich unmittelbar nach der durchgeführten Messung eine weitere Vfibrauchsmessung anschließen kann.

AO

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Gerät zur volumetrischen Messung des Verbrauchs von Kraftstoffen in flüssiger Phase für V<³rbrennungsanlagen, "beispielsweise Motoren, Heizungsanlagen oder dergleichen, mit Hilfe eines mindestens zwischen zwei Meßmarken geeichten Durchlauf-Meßge.fäßes, bei dem der Durchlauf des Flüssigkeitsspiegel^ durch die Meßmarken mittels Totalreflexion gebündelter Lichtstrahlen jeweils auf eine Fotozelle in einem Fotokopf eine Signalgabe bewirkt, wobei oberhalb des Durchlauf-Meßg^fäßes ein Ausgleichsbehälter und unterhalb des Durchlauf-Meßgefäßes Mehrwege-Schaltventil ν angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (1) als Druckgefäß ausgebildet ist, daß parallel zum Durchlauf-Meßgefäß (Γ) mit seinen Meßzellen (?,4) zwischen dem Ausgleichsbehälter (1) und den Mehrwege-Schaltventilen (6) oin Durchlaufgefäß (5) geschaltet ist und daß zwischen (lern Kraftstoff zulauf

(7) und dem Ausgleichsbehälter (1) eine Pendel leitung

(8) geschaltet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet , daß des Durchlauf-Meßgefäß (2) innerhalb des Ausgleichsbehälter:; (1) mit einem Steigrohr (9) verbunden ist.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgleichsbehälter (1 ) über ein Überströmventil (10) mit einem druokf e.sten Auffangbehälter (11) verbunden ir;t.

SAD ORIGIN/

4-, Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Durchlauf-Meßgefäß (2) drei hintereinanderliegende Meßgruppen aufweist, bestehend Jeweils aus einem mit einem definierten Volumen versehenen Meßrohr, sowie einem der oberen und einem der unteren Heßmarke zugeordneten Fotokopf, wobei jeder Fotokopf eine Lichtquelle, sowie einen Fotosensor mit elektronischem Schaltverstärker aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für einen Betriebsdruck von ca. 30 bar ausgelegt ist.