專利名稱：基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬汽車油耗測量方法的檢測技術，具體的講是涉及依據汽車消耗的燃油及其所產生廢氣中含碳量平衡原理研究的油耗檢測技木。
背景技術：
目前國內外的汽車燃油消耗測量方法可歸結為直接測量法和間接測量法兩大類。直接測量法是通過計量一定時間或里程內汽車所消耗的燃油體積或質量得到汽車的油耗。這種方法能反映真實油耗，但需要解體油管，不適合機動車檢測站的生產節(jié)拍要求。
間接測量法即碳平衡法是通過汽車發(fā)動機在燃油與空氣燃燒前和燃燒后的碳(C)質量平衡技術，得到汽車的油耗。該方法只要測得排氣(或稀釋排氣)中含C成分(主要是C02，CO, HC)和排氣(或稀釋排氣)的流量，就可得到排氣中總的C質量；燃燒前的C質量主要來源于燃料，同時考慮參與燃燒的空氣(或用于稀釋的空氣)含有的C。因此，只要測量(稀釋)排氣的流量和含C成分的濃度以及空氣中的含C成分濃度，就可實現汽車和發(fā)動機不解體油耗的測量，解決直接測量法存在的弊端。間接測量法又可分成兩種一種是排氣直采測量法，利用排氣流量計測量發(fā)動機排氣流量，通過排氣直接采樣分析排氣中C02，C0和HC的濃度。該方法存在以下不足排氣中含有大量的水，氣樣在輸送過程中會發(fā)生冷凝現象；排氣存在壓カ波動，溫度很高，精確計量排氣流量比較困難；普通的渦街式、孔板式和渦輪式流量計保證排氣流量的高精度長期測量比較困難；取樣接頭與排氣管要密封連接，而汽車排氣管管徑不一，溫度較高，快速可靠的密封連接十分困難；國內一些單位開展了方面的研究工作，但沒有達到實用階段。另ー種是排氣稀釋測量法，將排氣用空氣稀釋后測量稀釋排氣的流量及其含C成分濃度。整套測試設備十分昂貴，對測試環(huán)境的要求高，取樣ロ需要與排氣管密封連接，配合大功率風機，使之在綜合性能檢測線和生產線上很難普及應用。國外的碳平衡定容檢測設備發(fā)展的比較成熟，但設備的價格非常高，售后服務不方便，很難為國內的檢測站接受。因此，基于以上原因，非常有必要開發(fā)ー項新的汽車油耗檢測方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種適合汽車綜合性能檢測站環(huán)境和生產節(jié)拍條件下的汽車油耗檢測系統。系統采用氣體分析傳感器，可以有效分辨排放氣體中的co2、co、hc等氣體含量，判斷其中C的含量，實現快速響應，提高測量的精度；并且在特定的測試環(huán)境和規(guī)程下，根據排氣溫度、排氣流量、燃油品質等參數，建立了穩(wěn)定可靠準確的多參數數學模型以提高檢測精度。
本發(fā)明的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于，所述基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統包括排氣采集系統、排氣流量分析系統、氣體組分分析系統、汽車油耗計算系統四部分。進一步，所述排氣采集系統包括快裝氣體采集探頭、氣體收集裝置、防擾流腔體，所述排氣采集探頭，采用耐高溫材料制成，能夠適應排氣管高溫環(huán)境，特殊的采集位置可以有效保證采集氣流較現有方式更加的穩(wěn)定，采集范圍更廣，接近樣氣平均密度。進一步，所述排氣流量分析系統包括耐高溫氣體流量傳感器組、氣體體積分析處理器，所述排氣流量傳感器組結合溫度、濕度、氣體體積等傳感器，組成多采集參數的傳感器組，以達到引入多因素模型，使測試結果更加準確；
進一步，所述氣體組分分析系統包括多組分氣體分析裝置、氣體保溫裝置、數據處理單元，所述排氣流量分析處理器內置多因素排放氣體體積分析算法，可以精確測量汽車排氣體積。進一步，所述汽車油耗計算系統包括數據采集單元、數據處理上位機、數據外部顯示點陣屏(工況指示屏)。進一步，所述排氣采集探頭采用快速裝卡模式，使用方便，并可以保證汽車排氣管和流量計采氣管密封連接；進一步，所述氣體組分分析系統采用合理的取樣泵和過濾系統，過濾掉與檢測無關的水分和氣體組分，可以強化檢測精度，提高分析單元的精度。進一步，所述氣體組分分析系統采用先進的多組份氣體檢測傳感器，精確測量氣體中的含碳組分量值進一步，所述汽車油耗計算系統數據采集單元采用嵌入式WINCE系統設計，負責采集各部分傳感器的信號，進行A/D轉換、數字量采集等，將結果輸出到數據處理上位機，本部分采集系統運行效率高，通道數多，擴展性強，有效的保證檢測數據的實時可靠。進一步，所述基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統還設置有測功機，所述測功機包括有速度傳感器以及電渦流測功器。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述附圖是本發(fā)明的檢測系統流程圖
具體實施例方式附圖所示為本發(fā)明的結構示意圖，碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統包括排氣采集系統、排氣流量分析系統、氣體組分分析系統以及汽油油耗計算系統。所述排氣采集系統包括快裝氣體采集探頭、氣體收集裝置以及防擾流腔體設計，排氣流量分析系統包括耐高溫氣體流量傳感器組、氣體體積分析處理器。開發(fā)適合采集氣體的裝置，通過設計合理的氣體流量傳感器組，以避免擾流等干擾因素，保證氣體采集和流量檢測的準確可靠；氣體組分分析系統包括四組分氣體分析裝置、氣體保溫裝置、數據處理單元。采用基于NDIR傳感器的紅外氣體分析傳感器，有效分辨排放氣體中的C02、CO、HC等氣體含量，判斷其中C的含量；
汽車油耗計算系統包括數據采集單元、數據處理上位機、數據外部顯示點陣屏(工況指示屏)根據選取的氣體采集方式和氣體組分，研究判斷C含量的有效算法，進而推斷車輛油耗量；如圖所示，在汽車排氣筒尾部安裝有排氣采集探頭，通過排氣采集的氣體被氣體取樣泵吸向氣體采集探頭，在氣體取樣泵的后端設置有氣體濾清器，過濾后的氣體流向多組分氣體分析儀，經過氣體分析儀后的結果傳向汽車油耗計算系統，通過油耗分析系統內的油耗分析主機結合電渦流測功器的數據，將汽車油耗在顯示屏上顯示出來。在氣體采集探頭的一端設置有排氣流量分析系統，排氣流量分析系統的氣體流量傳感器組設置在氣體采集探頭處，傳感器組可以綜合排氣的溫度、濕度以及氣體體積等傳感器，組成多采集參數的傳感器組，可以達到引入多因素模型，使測試結果更加準確，同時排氣流量分析處理器內置多因素排氣氣體體積分析運算法，可以精確測量汽車排氣體積。 在氣體采集探頭的后部設置氣體組分分析系統，分析系統包括有氣體取樣泵、氣體濾清器以及多組分氣體分析儀，通過設置取樣泵將汽車排放的氣體吸入泵內，然后氣體流向濾清器，過濾掉氣體中與檢測無關的水分和氣體組分，可以強化檢測精度，提高分析單元的精度。同時采用先進的多組分氣體檢測傳感器，精確測量氣體中的含C組分量值。本發(fā)明中采用是四組分氣體檢測傳感器。以上三個系統所檢測的數據反饋到汽車油箱計算系統的處理，在數據采集單元中采用嵌入式WINCE系統設計，它負責采集各部分傳感器的信號，進行A/D轉換，數字量采集等將結果輸出到處理上位機，本部分采用先進系統運行效率高，通道多，擴展性強，有效保證檢測數據的實時可靠性。所述數據處理上位機是汽車燃油計算消耗量值的核心，通過模糊數學和專家系統的組合算法，精確計算汽車油耗，可以制作檢測報表，并通過數字接口與外部服務器或終端數據通訊，以進一步滿足聯網要求；數據外部顯示點陣屏(工況指示屏)可以實時顯示車速，加載扭矩、實時油耗、分段油耗等重要參數，為實驗人員提供操作提示和數據顯示。同時汽車是在測功機臺架模擬出來的道路行駛工況下進行油耗檢測。測功機系統中設置有速度傳感器以及電渦流測功器，其功能是為油耗檢測提供模擬工況，并檢測車輛行駛中的速度、行駛功率等參數，形成閉環(huán)控制，保證模擬行駛環(huán)境的真實可靠，進而使提供給油耗分析系統的數據更加可靠，并使最后檢測出來的數據精度和可靠性得以提高。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或/和等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于，所述碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統包括排氣采集系統、排氣流量分析系統、氣體組分分析系統、汽車油耗計算系統四部分。
2.根據權利要求I所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述排氣采集系統包括快裝氣體采集探頭、氣體收集裝置、防擾流腔體，所述排氣采集探頭，采用耐高溫材料制成。
3.根據權利要求I所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述排氣流量分析系統包括耐高溫氣體流量傳感器組、氣體體積分析處理器，所述排氣流量傳感器組包括溫度、濕度、氣體體積等傳感器。
4.根據權利要求I所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述氣體組分分析系統包括四組分氣體分析裝置、氣體保溫裝置、數據處理單元，所述排氣流量分析處理器內置多因素排放氣體體積分析算法。
5.根據權利要求I所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述汽車油耗計算系統包括數據采集單元、數據處理上位機、數據外部顯示點陣屏(工況指示屏)。
6.根據權利要求2所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述排氣采集探頭采用快速裝卡模式。
7.根據權利要求4所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述氣體組分分析系統采用合理的取樣泵和過濾系統。
8.根據權利要求4所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述氣體組分分析系統采用先進的多組份氣體檢測傳感器。
9.根據權利要求5所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述汽車油耗計算系統數據采集單元采用嵌入wince系統設計，負責采集各部分傳感器的信號，進行A/D轉換、數字量采集等，將結果輸出到數據處理上位機。
10.根據權利要求I所述的基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于所述基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統還設置有測功機，所述測功機包括有速度傳感器以及電渦流測功器。
全文摘要
本發(fā)明是一種碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統，其特征在于，所述碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統包括排氣采集系統、排氣流量分析系統、氣體組分分析系統、汽車油耗計算系統四部分。本發(fā)明的優(yōu)點就是通過設計合理的氣體流量傳感器組，以避免擾流等干擾因素，保證體采集的準確可靠；采用基于NDIR傳感器的紅外氣體分析傳感器，有效分辨排放氣體中的CO2、CO、HC等氣體含量，判斷其中C的含量。實現快速響應，提高測量的精度；根據選取的氣體采集方式和氣體組分，在特殊的測試環(huán)境和規(guī)程下，根據排氣溫度、排氣流量、燃油品質等參數，建立穩(wěn)定可靠準確的數學模型，進一步準確估算油耗值。
文檔編號G01F9/00GK102818599SQ20111016476
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權日2011年6月8日
發(fā)明者徐建勛, 張儀棟, 周亮, 謝東坡, 顏永福, 羅勇 申請人:重慶車輛檢測研究院有限公司