CN102818599A - 基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测*** - Google Patents

基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测*** Download PDF

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徐建勋
张仪栋
周亮
谢东坡
颜永福
罗勇
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Abstract

本发明是一种碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于，所述碳平衡原理的汽车油耗快速检测***包括排气采集***、排气流量分析***、气体组分分析***、汽车油耗计算***四部分。本发明的优点就是通过设计合理的气体流量传感器组，以避免扰流等干扰因素，保证体采集的准确可靠；采用基于NDIR传感器的红外气体分析传感器，有效分辨排放气体中的CO2、CO、HC等气体含量，判断其中C的含量。实现快速响应，提高测量的精度；根据选取的气体采集方式和气体组分，在特殊的测试环境和规程下，根据排气温度、排气流量、燃油品质等参数，建立稳定可靠准确的数学模型，进一步准确估算油耗值。

Description

基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***
所属技术领域
本发明属汽车油耗测量方法的检测技术，具体的讲是涉及依据汽车消耗的燃油及其所产生废气中含碳量平衡原理研究的油耗检测技术。
背景技术
目前国内外的汽车燃油消耗测量方法可归结为直接测量法和间接测量法两大类。
直接测量法是通过计量一定时间或里程内汽车所消耗的燃油体积或质量得到汽车的油耗。这种方法能反映真实油耗，但需要解体油管，不适合机动车检测站的生产节拍要求。
间接测量法即碳平衡法是通过汽车发动机在燃油与空气燃烧前和燃烧后的碳(C)质量平衡技术，得到汽车的油耗。该方法只要测得排气(或稀释排气)中含C成分(主要是CO2，CO，HC)和排气(或稀释排气)的流量，就可得到排气中总的C质量；燃烧前的C质量主要来源于燃料，同时考虑参与燃烧的空气(或用于稀释的空气)含有的C。因此，只要测量(稀释)排气的流量和含C成分的浓度以及空气中的含C成分浓度，就可实现汽车和发动机不解体油耗的测量，解决直接测量法存在的弊端。
间接测量法又可分成两种：
一种是排气直采测量法，利用排气流量计测量发动机排气流量，通过排气直接采样分析排气中CO2，CO和HC的浓度。该方法存在以下不足：排气中含有大量的水，气样在输送过程中会发生冷凝现象；排气存在压力波动，温度很高，精确计量排气流量比较困难；普通的涡街式、孔板式和涡轮式流量计保证排气流量的高精度长期测量比较困难；取样接头与排气管要密封连接，而汽车排气管管径不一，温度较高，快速可靠的密封连接十分困难；国内一些单位开展了方面的研究工作，但没有达到实用阶段。
另一种是排气稀释测量法，将排气用空气稀释后测量稀释排气的流量及其含C成分浓度。整套测试设备十分昂贵，对测试环境的要求高，取样口需要与排气管密封连接，配合大功率风机，使之在综合性能检测线和生产线上很难普及应用。
国外的碳平衡定容检测设备发展的比较成熟，但设备的价格非常高，售后服务不方便，很难为国内的检测站接受。因此，基于以上原因，非常有必要开发一项新的汽车油耗检测方法。
发明内容
本发明的目的是开发一种适合汽车综合性能检测站环境和生产节拍条件下的汽车油耗检测***。
***采用气体分析传感器，可以有效分辨排放气体中的CO2、CO、HC等气体含量，判断其中C的含量，实现快速响应，提高测量的精度；并且在特定的测试环境和规程下，根据排气温度、排气流量、燃油品质等参数，建立了稳定可靠准确的多参数数学模型以提高检测精度。
本发明的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于，所述基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***包括排气采集***、排气流量分析***、气体组分分析***、汽车油耗计算***四部分。
进一步，所述排气采集***包括快装气体采集探头、气体收集装置、防扰流腔体，所述排气采集探头，采用耐高温材料制成，能够适应排气管高温环境，特殊的采集位置可以有效保证采集气流较现有方式更加的稳定，采集范围更广，接近样气平均密度。
进一步，所述排气流量分析***包括耐高温气体流量传感器组、气体体积分析处理器，所述排气流量传感器组结合温度、湿度、气体体积等传感器，组成多采集参数的传感器组，以达到引入多因素模型，使测试结果更加准确；
进一步，所述气体组分分析***包括多组分气体分析装置、气体保温装置、数据处理单元，所述排气流量分析处理器内置多因素排放气体体积分析算法，可以精确测量汽车排气体积。
进一步，所述汽车油耗计算***包括数据采集单元、数据处理上位机、数据外部显示点阵屏(工况指示屏)。
进一步，所述排气采集探头采用快速装卡模式，使用方便，并可以保证汽车排气管和流量计采气管密封连接；
进一步，所述气体组分分析***采用合理的取样泵和过滤***，过滤掉与检测无关的水分和气体组分，可以强化检测精度，提高分析单元的精度。
进一步，所述气体组分分析***采用先进的多组份气体检测传感器，精确测量气体中的含碳组分量值
进一步，所述汽车油耗计算***数据采集单元采用嵌入式WINCE***设计，负责采集各部分传感器的信号，进行A/D转换、数字量采集等，将结果输出到数据处理上位机，本部分采集***运行效率高，通道数多，扩展性强，有效的保证检测数据的实时可靠。
进一步，所述基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***还设置有测功机，所述测功机包括有速度传感器以及电涡流测功器。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述
附图是本发明的检测***流程图
具体实施方式
附图所示为本发明的结构示意图，碳平衡原理的汽车油耗快速检测***包括排气采集***、排气流量分析***、气体组分分析***以及汽油油耗计算***。所述排气采集***包括快装气体采集探头、气体收集装置以及防扰流腔体设计，排气流量分析***包括耐高温气体流量传感器组、气体体积分析处理器。开发适合采集气体的装置，通过设计合理的气体流量传感器组，以避免扰流等干扰因素，保证气体采集和流量检测的准确可靠；
气体组分分析***包括四组分气体分析装置、气体保温装置、数据处理单元。采用基于NDIR传感器的红外气体分析传感器，有效分辨排放气体中的CO2、CO、HC等气体含量，判断其中C的含量；
汽车油耗计算***包括数据采集单元、数据处理上位机、数据外部显示点阵屏(工况指示屏)根据选取的气体采集方式和气体组分，研究判断C含量的有效算法，进而推断车辆油耗量；
如图所示，在汽车排气筒尾部安装有排气采集探头，通过排气采集的气体被气体取样泵吸向气体采集探头，在气体取样泵的后端设置有气体滤清器，过滤后的气体流向多组分气体分析仪，经过气体分析仪后的结果传向汽车油耗计算***，通过油耗分析***内的油耗分析主机结合电涡流测功器的数据，将汽车油耗在显示屏上显示出来。
在气体采集探头的一端设置有排气流量分析***，排气流量分析***的气体流量传感器组设置在气体采集探头处，传感器组可以综合排气的温度、湿度以及气体体积等传感器，组成多采集参数的传感器组，可以达到引入多因素模型，使测试结果更加准确，同时排气流量分析处理器内置多因素排气气体体积分析运算法，可以精确测量汽车排气体积。
在气体采集探头的后部设置气体组分分析***，分析***包括有气体取样泵、气体滤清器以及多组分气体分析仪，通过设置取样泵将汽车排放的气体吸入泵内，然后气体流向滤清器，过滤掉气体中与检测无关的水分和气体组分，可以强化检测精度，提高分析单元的精度。同时采用先进的多组分气体检测传感器，精确测量气体中的含C组分量值。本发明中采用是四组分气体检测传感器。
以上三个***所检测的数据反馈到汽车油箱计算***的处理，在数据采集单元中采用嵌入式WINCE***设计，它负责采集各部分传感器的信号，进行A/D转换，数字量采集等将结果输出到处理上位机，本部分采用先进***运行效率高，通道多，扩展性强，有效保证检测数据的实时可靠性。所述数据处理上位机是汽车燃油计算消耗量值的核心，通过模糊数学和专家***的组合算法，精确计算汽车油耗，可以制作检测报表，并通过数字接口与外部服务器或终端数据通讯，以进一步满足联网要求；数据外部显示点阵屏(工况指示屏)可以实时显示车速，加载扭矩、实时油耗、分段油耗等重要参数，为实验人员提供操作提示和数据显示。
同时汽车是在测功机台架模拟出来的道路行驶工况下进行油耗检测。测功机***中设置有速度传感器以及电涡流测功器，其功能是为油耗检测提供模拟工况，并检测车辆行驶中的速度、行驶功率等参数，形成闭环控制，保证模拟行驶环境的真实可靠，进而使提供给油耗分析***的数据更加可靠，并使最后检测出来的数据精度和可靠性得以提高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或/和等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于，所述碳平衡原理的汽车油耗快速检测***包括排气采集***、排气流量分析***、气体组分分析***、汽车油耗计算***四部分。
2.根据权利要求1所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述排气采集***包括快装气体采集探头、气体收集装置、防扰流腔体，所述排气采集探头，采用耐高温材料制成。
3.根据权利要求1所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述排气流量分析***包括耐高温气体流量传感器组、气体体积分析处理器，所述排气流量传感器组包括温度、湿度、气体体积等传感器。
4.根据权利要求1所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述气体组分分析***包括四组分气体分析装置、气体保温装置、数据处理单元，所述排气流量分析处理器内置多因素排放气体体积分析算法。
5.根据权利要求1所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述汽车油耗计算***包括数据采集单元、数据处理上位机、数据外部显示点阵屏(工况指示屏)。
6.根据权利要求2所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述排气采集探头采用快速装卡模式。
7.根据权利要求4所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述气体组分分析***采用合理的取样泵和过滤***。
8.根据权利要求4所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于所述气体组分分析***采用先进的多组份气体检测传感器。
9.根据权利要求5所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于所述汽车油耗计算***数据采集单元采用嵌入wince***设计，负责采集各部分传感器的信号，进行A/D转换、数字量采集等，将结果输出到数据处理上位机。
10.根据权利要求1所述的基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***，其特征在于：所述基于碳平衡原理的汽车油耗快速检测***还设置有测功机，所述测功机包括有速度传感器以及电涡流测功器。 
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