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专利名称：一种汽车油耗测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽油发动机油耗测量仪器，具体涉及一种室内快速测定汽车油耗和排放的汽车油耗测量装置。
背景技术：
现有的油耗测量方法可归纳为两大类第一类是直接测量法，即通过拆开汽车发动机油路接入流量测量设备直接测得燃料消耗量，具体可分为容积法、重量法、流量法三种。这三种方法的共同特点是测量精度较高；操作复杂、费时；破坏车辆原有结构。
第二类是间接测量法，常用的是碳平衡法。汽油是以C、H化合物为主要成分的混合物，燃烧生成CO、CO2、HC、H2O等，其燃烧产物中的C元素均来自汽油，所以，只要测出规定时间内汽车尾气CO、CO2、HC中的C元素含量，再与单位体积汽油中的C元素含量相比较，经过换算，即可得到燃油消耗量(在我国，常用升/百公里为单位)。这就是碳平衡法的基本原理。
这种测量法的特点是不需拆解被测车辆；可以和汽车排放检测相结合；可以满足油耗测量精度要求。
因为测量汽车排放时，需测HC、CO、CO2、NOx等排放物的质量，这样可以在测排放的同时，通过碳平衡法计算出油耗，所以在国外，室内测量油耗多用碳平衡法。但应用碳平衡法测油耗，均采用定容取样法CVS(Constant Volume Sampling)。从测油耗的角度来看，该方法具有的明显缺点是所需设备庞大、复杂、不适合检测线使用。

发明内容
本实用新型的目的在于克服现有上述测试技术存在的缺点，提供一种适用于车辆综合性能检测站的、可以实现汽车油耗、排放的快速、实时、不解体检测的汽车油耗测量装置。
本实用新型汽车油耗测量装置，由气体涡轮流量传感器、压力传感器、温度传感器、废气分析仪、装有计数及A/D转换板的计算机和一下部设有与汽车排气管相连通的进气口、上部设有排气管的稳压箱组成，在稳压箱排气管上并连一分气管，所述的压力传感器、温度传感器、气体涡轮流量传感器按气体流向依次设置在分气管上，所述的废气分析仪的探头装在分气管内，废气分析仪之输出端与计算机RS232串口信号连接，压力传感器、温度传感器输出端与计算机的计数及A/D转换板之A/D转换口联接，气体涡轮流量传感器输出端与计算机的计数及A/D转换板之计数器联接。
计算机向废气分析仪发出控制信号、接收废气分析仪传过来的数据，计数器接收气体涡轮流量传感器的脉冲信号，A/D转换板接收温度传感器、压力传感器信号，转换成数字信号后输入到计算机中，最后，根据相关模型，计算得出汽车燃油消耗量，并可通过相连的打印机打印出检测结果报表。
所述的稳压箱是一长方形箱体，在其内腔中设有可阻导气体流向的阻尼孔板和隔板，其箱体底部设有排水阀。
本实用新型油耗测量装置，通过气体涡轮流量传感器测量汽车尾气总量避免了定容取样法设备庞大、复杂、不适合检测线使用的缺点；基于碳平衡法原理测试油耗，避免了直接测量法的缺点；采用带有阻尼孔板和隔板的稳压箱，消除尾气脉动，保证测量精度；本装置结构简单、造价低廉、占地面积小、便于移动、操作方便。可以实现汽车油耗、排放的快速、实时、不解体检测。特别适合于在车辆综合性能检测线上使用。


图1是本实用新型汽车油耗测量装置结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1中所示A-A向剖视图；图4是稳压箱中阻尼孔板结构示意图；图5是汽车油耗测量装置中各传感元件、废气分析仪与计算机的连接关系示意图；图6是计算机测试模型软件程序框图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本实用新型结构作进一步详细描述参照图1-5，本实用新型汽车油耗测量装置，由气体涡轮流量传感器10、压力传感器13、温度传感器14、废气分析仪8、装有计数及A/D转换板的计算机12和一下部设有与汽车排气管相连通的进气口、上部设有排气管17的稳压箱2组成，在稳压箱排气管17上并连一分气管9，所述的压力传感器13、温度传感器14、气体涡轮流量传感器10按气体流向依次设置在分气管9上，所述的废气分析仪8的探头装在分气管9内，废气分析仪8之输出端与计算机12RS232串口信号连接，压力传感器13、温度传感器14输出端与计算机12的计数及A/D转换板之A/D转换口联接，气体涡轮流量传感器10输出端与计算机12的计数及A/D转换板之计数器联接。
所述稳压箱2是一长方形箱体，在其内腔中设有可阻导气体流向的阻尼孔板20和隔板22，其箱体底部设有排水阀1。
所述的稳压箱2之进气口处和排气管17、分气管9上分别设有球阀18、16、15。
图中3为设置在稳压箱2底部的车轮，4、5为设置在稳压箱2上的柜门及把手，6、7为主机柜门及把手，11为计算机键盘抽屉，19为连接汽车排气管的金属软管，21为排水孔。
测试计算模型的建立(1)碳平衡法模型中华人民共和国交通行业标准JT/T199-1995《汽车技术等级评定标准》规定，室内进行等速百公里油耗检测，GB/T12545-1990《汽车燃料消耗量实验方法》规定等速行驶燃料消耗量试验路段长度为500米，因而只要测出试验路段内被测车辆排放的尾气总量(转化为标准状态下的干燥气体体积)，乘以尾气中各种含碳化合物的浓度，即为尾气中的含碳体积总量。由于在标准状态(1个大气压、0℃)下，1摩尔干燥气体的体积都是22.4升，可得到尾气中含碳摩尔数及含碳质量(摩尔数乘以碳原子量)，与汽油单位体积含碳量(kg/L)相比，即可计算出被测车辆行驶500米所耗的汽油量，进而计算出百公里油耗。
被测车辆行驶500米排出尾气中所含碳的质量g=12×Qb22.4×(Vco+Vco2+2VHC10000)]]>式中g被测车辆行驶500米排除尾气中所含碳的质量，kg；Qb被测车辆行驶500米时所排尾气转化为标准状态下的干体积，L；Vco2、Vco分别为尾气中CO2、CO的体积百分含量，％；VHC尾气中HC的百分比浓度，ppm。因为尾气所含碳氢化合物中，有两个碳原子的乙烯C2H4占多数，故将VHC乘2。
被测车辆百公里耗油为G=200×12×Qb22.4h×(VCO+VCO2+2VHC10000)]]>式中G被测车辆百公里耗油，L/100km；h汽油单位体积含碳量，kg/L。
(2)干燥尾气体积的计算汽油燃烧产生CO2、CO、HC的同时也产生大量的水蒸气，为此，根据汽油燃烧理论，确定混合气中水蒸气的分压；根据混合气分压定理和气体状态方程，转换为标准状态。
综合后可按下式计算Qb=Qn×273.6×(p-p1)1.01325×105T]]>式中Qb尾气换算成温度273.16K压力1.01325×105Pa时的干气体体积，L；Qn尾气实测体积，L；p大气压强，Pa；p1尾气在温度T时的水蒸气分压，Pa；T尾气的温度，K。
(3)测功机加载力的确定汽车在道路上正常行驶时，其外部阻力包括车轮滚动阻力、空气阻力、爬坡阻力等。而汽车在试验台上运转时，其外部阻力比在道路上行驶时所受的外部阻力小得多。另外，在试验台上不存在汽车在道路上行驶时所受的空气阻力和爬坡阻力。
中华人民共和国交通行业标准JT/T199-1995《汽车技术等级评定的检测办法》规定了用底盘测功机检测汽车的等速百公里油耗时的测试条件为汽车为正常热状态；变速器挂直接档或最高档；加载至限定条件并使汽车稳定在试验车速。因为采取等速百公里耗油进行检测，因此，车轮滚动阻力、空气阻力、就用测功机来模拟，使汽车在试验台上的受力情况同行驶在道路上基本一样。
当车速低于50km/h时F=Gf+CDAv221.15]]>当车速高于50km/h时小型车F=Gf[1+0.001(v-50)]+CDAv221.15]]>大中型车F=G(f+0.000056v)+CDAv221.15]]>式中F-测功机加载力NG-车辆总重Nf-滚动阻力系数 v-车速km/hCD-空气阻力系数A-迎风面积m2(4)测试时间长度的确定按车辆等速行驶500m，计算出测试时长t=500×3.6vs]]>根据上述模型，软件框图如图6所示。
本实用新型具体工作过程(以室内进行等速百公里油耗检测为例)如下(1)将被测车辆开到底盘测功机上，测定汽油密度；(2)将金属软管19连接到汽车排气管上；(3)调好稳压箱球阀状态(不测量时，球阀16打开，球阀15关闭，尾气直接从排气管17排出，以保护气体涡轮流量传感器；正常测量时，球阀16关闭，球阀15打开，尾气流经气体涡轮流量传感器10，由排气管9排出，测取尾气流量。)；(4)输入被测车辆型号，软件系统自动根据车型计算出测功机加载力；(5)将车辆变速器置于直接档，测功机加载至规定力值；(6)从稳定车速开始，把车速稳定在10的整数倍，当车速稳定一段时间后开始测试，达到该车速下的测试时长，自动停止测试，显示出该次测试的百公里油耗和尾气成分。
权利要求1.一种汽车油耗测量装置，包括有气体涡轮流量传感器(10)、压力传感器(13)、温度传感器(14)、废气分析仪(8)和装有计数及A/D转换板的计算机(12)，其特征在于还包括一下部设有与汽车排气管相连通的进气口、上部设有排气管(17)的稳压箱(2)，在稳压箱排气管(17)上并连一分气管(9)，所述的压力传感器(13)、温度传感器(14)、气体涡轮流量传感器(10)按气体流向依次设置在分气管(9)上，所述的废气分析仪(8)的探头装在分气管(9)内，废气分析仪(8)之输出端与计算机(12)RS232串口信号连接，压力传感器(13)、温度传感器(14)输出端与计算机(12)的计数及A/D转换板之A/D转换口联接，气体涡轮流量传感器(10)输出端与计算机(12)的计数及A/D转换板之计数器联接。
2.根据权利要求1所述的汽车油耗测量装置，其特征在于所述的稳压箱(2)是一长方形箱体，在其内腔中设有可阻导气体流向的阻尼孔板(20)和隔板(22)，其箱体底部设有排水阀(1)。
3.根据权利要求1所述的汽车油耗测量装置，其特征在于所述的稳压箱(2)之进气口处、排气管(17)和分气管(9)上分别设有球阀(18、16、15)。
专利摘要本实用新型提供一种室内快速测定汽车油耗和排放的汽车油耗测量装置。它由气体涡轮流量传感器、压力传感器、温度传感器、废气分析仪、装有A/D转换板的计算机和一下部设有与汽车排气管相连通的进气口、上部设有排气管的稳压箱组成，在稳压箱排气管上并连一分气管，所述的压力传感器、温度传感器、气体涡轮流量传感器按气体流向依次设置在分气管上，所述的废气分析仪的探头装在分气管内，废气分析仪之输出端与计算机RS232串口联接，压力传感器、温度传感器输出端与计算机的计数及A/D转换板之A/D转换口连接，气体涡轮流量传感器输出端与计算机的计数及A/D转换板之计数器连接。本装置结构简单、造价低、占地面积小、便于移动、操作方便，可以实现汽车油耗、排放的快速、实时、不解体检测。
文档编号G01M15/00GK2747566SQ20042001277
公开日2005年12月21日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者王云鹏, 阻力, 王羽, 刘瑞昌, 李世武, 隗海林, 鹿应荣, 赵韩涛, 周茹波, 张景海 申请人:吉林大学