CN101676706B - 柴油机燃油消耗的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机燃油消耗测量装置，该装置是在原有燃油系统中安装质量流量计，并将该质量流量计输出的电信号与原有柴油机输出功率电信号一起输送到燃油油耗仪中进行运算，输出柴油机的输出功率、燃油消耗量和燃油消耗率。采用本发明的柴油机燃油消耗测量装置大大提高了测量的精度，并可以对柴油机的油耗状况进行实时监控，适用于工作于陆地上或水上的柴油机。

Description

柴油机燃油消耗的测量装置及测量方法

本发明是2007年2月13日申请的，申请号为200710037496.X的发明专利“柴油机燃油消耗测量装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及柴油机，特别是一种柴油机燃油消耗测量装置。

背景技术

柴油机产品出厂前必须提供该柴油机燃油消耗的指标，现有技术测量柴油机燃油消耗指标的方法，一般采用称重的方法，称重法测量柴油机燃油消耗的系统是由燃油计量箱、重量检测器、重量统计器组成。该系统的测量特点是直接测量存放于燃油计量箱中的燃油的重量变化，进而确定油耗情况。这样做的优点在于无须进行指温度补偿和重量换算可直接获得重量数据。

图1是现有技术中称重法测量柴油机燃油消耗的系统结构示意图。由图可以看出，称重法测量柴油机燃油消耗的系统的主要结构包括：燃油油柜1、输送泵2、计量油箱9、重量检测器10、重量统计器11、循环泵5、柴油机6。燃油从燃油油柜1用输送泵2输送到计量油箱9中(测量时输送泵停止输油)，计量油箱9放置于重量检测器10上，燃油从计量油箱9中出来经循环泵5输送到柴油机6中，柴油机6的燃油循环的输出端又将燃油输送到计量油箱9中，重量检测器10连接到重量统计器11上。由此，计量油箱9→循环泵5→柴油机6→计量油箱9形成一个油路循环。

称重法测量柴油机燃油消耗的系统的工作流程如下：

将柴油机6功率信号和重量检测器10测量出的计量油箱9中燃油重量变化的信号输送给重量统计器11，然后人工确定测量时间和次数，经过重量统计器11上的计算软件的处理，最后可显示或打印出柴油机的消耗量和消耗率。

称重法测量柴油机燃油消耗的系统存在如下问题：

①称重法需设置一个计量油箱，按现在厂房设计规范是不允许设置在厂房内。

②称重法由于计量油箱的容量限制，所以测油耗的时间有限，这样就不能长时间的连续测量；

③由于大功率柴油机的燃油消耗量大，导致测量油箱的容量庞大、重量检测器规格大、测量精度降低，而且占用了大量空间，不适用于船上计量。

④柴油机试车时，地面振动会影响测量的精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种柴油机燃油消耗测量装置。本发明的柴油机燃油消耗测量装置利用精度较高的质量流量计和燃油油耗仪来对燃油消耗进行测量，测量的数据准确，可以适用于陆地以及船上等工作场合，受外界影响小，可实现自动化测量。

本发明的技术方案如下：

一种柴油机燃油消耗测量装置，在燃油油柜→循环泵→柴油机→燃油油柜及其之间的油管组成一个燃油主回路，所述的燃油油柜和循环泵之间的油路上安装有一台第一质量流量计，柴油机的燃油输出端与燃油油柜之间油路上设有第一阀门，柴油机的燃油输出端与循环泵输入端通过一带第二阀门的油管连通，所述第一质量流量计的数据输出端连接于所述的燃油油耗仪输入端。

利用权利要求该柴油机燃油消耗测量装置测量柴油机燃油消耗率的方法，主要包括如下步骤：

①关闭第二阀门，开启第一阀门，开动循环泵和柴油机，此时燃油在燃油油柜→第一质量流量计→循环泵→柴油机→燃油油柜及其之间的油管内形成一个燃油主回路；

②关闭第一阀门并开启第二阀门，此时燃油在柴油机→循环泵→柴油机及其之间的油管内形成燃油回路，柴油机消耗的燃油由燃油油柜经质量流量计供应；

③此时第一质量流量计显示出流经的燃油流量，并计量测量时间，该质量流量计将测得的电信号通过导线传输至燃油油耗仪内；

④在燃油油耗仪的面板上输入测量时间和柴油机的功率；

⑤由燃油油耗仪内的计算软件，通过如下公式计算出柴油机的燃油瞬时消耗率：

柴油机燃油瞬时消耗率＝质量流量÷柴油机功率

⑥在燃油油耗仪的面板输入柴油机的测量次数N，每次测量的测量时间，可以得出该时间段内多次测量柴油机燃油消耗率的算术平均值：

柴油机燃油平均消耗率＝(第一次质量流量×测量时间+第二次质量流量+……+第N次质量流量×测量时间)÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)。

在第一质量流量计与燃油油柜之间的燃油回路上还安装有一供油泵以增加燃油循环时的压力，主要适用燃油油柜距离柴油机比较远的情况。

所述的柴油机的输出端、循环泵的输入端和燃油油柜之间的油管通过一个三通阀连通。

同一发明目的下的另一种技术方案：

一种柴油机燃油消耗测量装置，包括燃油油耗仪，其特征在于由燃油油柜→循环泵→柴油机→燃油油柜组成一个燃油回路，在该燃油回路上的柴油机的输入端和循环泵之间的油管上安装有第一质量流量计，柴油机的输出端和燃油油柜之间的油管上安装有第二质量流量计，所述的第一质量流量计和第二质量流量计的数据输出端口分别通过导线连接于所述燃油油耗仪的两个输入端口。

利用所述的柴油机燃油消耗装置测量柴油机燃油消耗率的方法，其特征在于包括如下步骤：

①开启循环泵、第一质量流量计、第二质量流量计和柴油机，则由燃油油柜→循环泵→柴油机→燃油油柜及其之间的油管组成一个燃油回路，供应柴油机的燃油在燃油回路中循环；

②第一质量流量计显示出流经燃油的瞬时流量，第二质量流量计显示出流经燃油的瞬时流量，该两个第一质量流量计和第二质量流量计瞬时流量的差值即为柴油机的燃油瞬时消耗量；

③该两个燃油瞬时流量信号分别通过导线传输至燃油油耗仪中，并通过燃油油耗仪的面板输入柴油机的功率和测量的时间；

④由燃油油耗仪4内的计算软件，通过如下公式计算出柴油机5的燃油瞬时消耗率：

柴油机燃油瞬时消耗率＝质量流量差÷柴油机功率

＝(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)÷柴油机功率

⑤在燃油油耗仪4的面板输入柴油机6的测量次数N和测量时间，可以通过如下公式得出多次测量的算术平均值：

柴油机燃油平均消耗率＝(第一次质量流量差×测量时间+第二次质量流量差+……+第N次质量流量差×测量时间)÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)

＝[(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)₁×测量时间+(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)₂+……+(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)_N]÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)

在所述的第一质量流量计与燃油油柜之间的燃油回路上还安装有一供油泵以增加燃油循环的压力，主要适用燃油油柜距离柴油机比较远的情况。

本发明的技术优点：

①本发明的柴油机燃油消耗测量装置采用质量流量计替代以往称重法测量燃油的消耗，因为质量流量计较重量测量器的精度高，则对大功率柴油机大容量燃油消耗量的测量更有利，测量的精度大大提高。

②采用本发明的燃油消耗测量装置可以长时间对燃油消耗进行测量，并可以利用计算机快速计算并显示或打印出所需要的参数，方便快捷。

③相对于称重法用重力测量受环境影响大的缺点，采用本发明的燃油消耗测量装置适用于陆地电站和船上柴油机等工作场合的燃油消耗测量，还可以测量重油的消耗量，不受工作环境的影响。

附图说明

图1是现有技术中采用称重法测量柴油机燃油消耗的装置示意图。

图2是本发明柴油机燃油消耗测量装置中采用单质量流量计的测量装置示意图。

图3是本发明柴油机燃油消耗测量装置中采用双质量流量计的测量装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明的柴油机燃油消耗测量装置做进一步的说明，但不能因此而限制本发明要求保护的范围。

本发明摈弃以往的燃油消耗测量方法，采用最新的质量流量计和油耗仪来对运行柴油机的燃油消耗做测量。质量流量计采用科氏力双管测量系统，一体化设计，具有自平衡功能，流体的测量温度范围为-50～200℃，有电信号输出。柴油机燃油油耗仪是利用CPU和联合开发的数据处理软件，对采集的质量流量计电信号、柴油机功率电信号，结合输入到油耗仪中的测量时间间隔及次数进行运算，得出柴油机的燃油耗量和燃油耗率。

柴油机的燃油主要包括柴油和重油，对此二者的测量又有区别。

实施例1

本实施例应用于柴油机平台试车时柴油机燃油油耗的测量。柴油机试车平台需要的场地比较大，输油线路较长，则燃油循环的线路也较长，燃油回路中的柴油循环需要的压力比较大，这就需要对循环中的燃油进行多次增压。

请看图2，图2是本发明柴油机燃油消耗测量装置中采用单质量流量计的测量装置示意图。由图可知，采用单质量流量计的柴油机燃油消耗测量装置，由燃油油柜1→供油泵2→第一质量流量计3→循环泵5→柴油机6→燃油油柜1组成一个大的燃油主回路。第一质量流量计3输出的电信号通过导线送到燃油油耗仪4。在燃油回路中，燃油油柜1单独处于试车台较远距离，是为了消防安全及环保等方面考虑。燃油油柜1输出的燃油经过供油泵2第一次增压后流经第一质量流量计3，再经循环泵5的二次增压后输入到柴油机6中。过量的燃油自柴油机6输出端循环出来，该回油温度较高，容易产生汽泡，会影响测试精度。为此发明双质量流量计的测量方法，来解决以上的不足。双质量流量计的测量方法是将柴油机输出的燃油输到燃油油柜1中，这样温度较高的回油流到含有大量常温柴油的燃油油柜1中，下降至正常温度，再进入下一个循环。

在燃油主回路中的燃油油柜1与柴油机6的燃油输出端之间的油管上安装一个第一阀门7，柴油机6的燃油输出端与循环泵5的输入端通过一带有第二阀门8的油路连通。由于柴油处于循环状态，单一的质量流量计无法在回路中准确测量得到柴油机的燃油消耗量，需要进一步的设计。第一阀门7和第二阀门8的安装解决这个问题，在日常的柴油机燃油循环中，将第一阀门7打开，将第二阀门8关闭，燃油在大的燃油回路中循环；在需要进行测量的时候，将第一阀门7关闭，第二阀门8打开，流经第一质量流量计3的燃油就是柴油机6消耗的柴油量，因为柴油机的回油并没有循环到燃油油柜1中，不存在质量流量计3对其的重复测量。

当然，为了完成上述第一阀门7和第二阀门8的功能，也可以在柴油机6的输出端、燃油油柜1和循环泵5的输入端之间的油管通过一个三通阀来连接，通过三通阀来分别控制大小循环来完成测量工作。

利用本实施例柴油机燃油消耗测量装置测量柴油机燃油消耗率的方法，包括如下步骤：

①关闭第二阀门8，开启第一阀门7，开动循环泵5和柴油机6，此时燃油在燃油油柜1→第一质量流量计3→循环泵5→柴油机6→燃油油柜1及其之间的油管内形成一个燃油主回路；

②关闭第一阀门7并开启第二阀门8，此时燃油在柴油机6→循环泵6→柴油机6及其之间的油管内形成燃油回路，柴油机6消耗的燃油由燃油油柜1经第一质量流量计3供应；

③读出此时流经第一质量流量计3的燃油质量流量为28.5kg/min，该第一质量流量计3将测得的燃油流量电信号通过导线传输至燃油油耗仪4内；

④在燃油油耗仪4的面板上输入柴油机5的功率10000KW；

⑤由燃油油耗仪4内的计算软件，通过如下公式计算出柴油机6的燃油消耗率(克/千瓦·小时：g/kW·h)：

柴油机燃油瞬时消耗率＝质量流量÷柴油机功率＝28.5kg/min×60÷10000kw＝171g/kW·h

⑥在燃油油耗仪4的面板输入柴油机6的测量次数3次，每次测量的测量时间5分钟，可以得出该时间段内多次测量柴油机燃油消耗率的算术平均值(克/千瓦·小时：g/kW·h)：

柴油机燃油平均消耗率＝(第一次质量流量×测量时间+第二次质量流量+……+第N次质量流量×测量时间)÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)。

柴油机燃油平均消耗率＝(28.4kg/min×5min×60+28.5kg/min×5min×60+28.6kg/min×5min×60)÷(10000kw×5min×3)×1000＝171g/kW·h

实施例2

本实施例应用于船上柴油机燃油消耗的测量。该实施例与实施例1是基于同一发明目的采取的相似的技术方案，但不能相互取代，各有各自的优点。

请看图3，图3是本发明柴油机燃油消耗测量装置中采用双质量流量计的测量装置示意图。由图可以看出，本发明中柴油机燃油消耗测量装置，包括由燃油油柜1→供油泵2→循环泵5→第一质量流量计3→柴油机6→第二质量流量计12→燃油油柜1组成的大的燃油回路。第一质量流量计3和第二质量流量计12输出的电信号分别通过导线连接到燃油油耗仪4的不同输入端口。

本实施例中采用利用供油泵2和循环泵5进行对燃油两次增压，对于燃烧重油的柴油机来说这个是必需的，因为重油的粘性较大，单一的循环泵5不能完成重油的循环，必须再用供油泵2进行增压。在大的燃油回路中利用第一质量流量计3计量从燃油油柜1流出的重油量，利用第二质量流量计12计量从柴油机输出端流出的回油量，第一质量流量计3和第二质量流量计12将电信号输送到燃油油耗仪4中，燃油油耗仪再结合输入的柴油机功率电信号和输入的测量时间及次数进行运算，可以得到柴油机的燃油消耗量和消耗率。

这样，可以在柴油机重油循环的过程中对燃油的消耗量和消耗率随时进行测量，由燃油油耗仪4输出测量的结果。

利用本实施例所述的柴油机燃油消耗装置测量柴油机燃油消耗率的方法，其特征在于包括如下步骤：

①开启循环泵5、第一质量流量计3、第二质量流量计12和柴油机6，则由燃油油柜1→循环泵5→柴油机6→燃油油柜1及其之间的油管组成一个燃油回路，供应柴油机6的燃油在燃油回路中循环；

②第一质量流量计3显示出流经燃油的瞬时流量，第二质量流量计7显示出流经燃油的瞬时流量，该两个第一质量流量计3和第二质量流量计7瞬时流量的差值即为柴油机6的燃油瞬时消耗量；

③该两个燃油瞬时流量信号分别通过导线传输至燃油油耗仪4中，并通过燃油油耗仪4的面板输入柴油机6的功率37000KW，测量的时间2min；

④由燃油油耗仪4内的计算软件，通过如下公式计算出柴油机6的燃油瞬时消耗率(克/千瓦·小时：g/kW·h)：

柴油机燃油瞬时消耗率＝质量流量差÷柴油机功率

＝(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)÷柴油机功率＝(216.67kg/min×60-116.67kg/min×60)÷37000KW×1000＝162.2g/kW·h

⑤在燃油油耗仪4的面板输入柴油机6的测量次数N和测量时间，可以通过如下公式得出多次测量的算术平均值(克/千瓦·小时：g/kW·h)：

柴油机燃油平均消耗率＝(第一次质量流量差×测量时间+第二次质量流量差×测量时间)÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)

＝[(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)₁×测量时间+(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)₂]÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)

＝[(216.67kg/min-116.67kg/min)+(216.77kg/min-116.87kg/min)]×2min×1000×60÷(37000KW×2min×2)

＝162.1g/kW·h

毫无疑问，本发明的柴油机燃油消耗测量装置还有其它的连接变换和数值替代，不仅仅局限于实施例中所列举的数值。总而言之，本发明的保护范围还包括其它对于本领域技术人员来讲显而易见的变化和替代。

Claims (3)

1.一种柴油机燃油消耗的测量装置，包括燃油油耗仪(4)，其特征在于由燃油油柜(1)→循环泵(5)→柴油机(6)→燃油油柜(1)组成一个燃油回路，在该燃油回路上的柴油机(6)的输入端和循环泵(5)之间的油管上安装有第一质量流量计(3)，柴油机(6)的输出端和燃油油柜(1)之间的油管上安装有第二质量流量计(12)，所述的第一质量流量计(3)和第二质量流量计(12)的数据输出端口分别通过导线连接于所述燃油油耗仪(4)的两个输入端口。

2.根据权利要求1所述的柴油机燃油消耗的测量装置，其特征在于在所述的第一质量流量计(3)与燃油油柜(1)之间的燃油回路上还安装有一供油泵(2)。

3.利用权利要求1所述的柴油机燃油消耗的测量装置测量柴油机燃油消耗率的方法，其特征在于包括如下步骤：

①开启循环泵(5)、第一质量流量计(3)、第二质量流量计(12)和柴油机(6)，则由燃油油柜(1)→循环泵(5)→柴油机(6)→燃油油柜(1)及其之间的油管组成一个燃油回路，供应柴油机(6)的燃油在燃油回路中循环；

②第一质量流量计(3)显示出流经燃油的瞬时流量，第二质量流量计(12)显示出流经燃油的瞬时流量，该两个第一质量流量计(3)和第二质量流量计(12)瞬时流量的差值即为柴油机(6)的燃油瞬时消耗量；

③该两个燃油瞬时流量信号分别通过导线传输至燃油油耗仪(4)中，并通过燃油油耗仪(4)的面板输入柴油机(6)的功率；

④由燃油油耗仪(4)内的计算软件，通过如下公式计算出柴油机(6)的燃油瞬时消耗率：

柴油机燃油瞬时消耗率＝质量流量差÷柴油机功率

＝(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)÷柴油机功率

⑤在燃油油耗仪(4)的面板输入柴油机(6)的测量次数N和测量时间，可以通过如下公式得出多次测量的算术平均值：

柴油机燃油平均消耗率＝(第一次质量流量差×测量时间+第二次质量流量差+……+第N次质量流量差×测量时间)÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)

＝[(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)₁×测量时间+(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)₂+……+(第一质量流量计的质量流量-第二质量流量计的质量流量)_N]÷(柴油机功率×测量时间×测量次数N)。

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