一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置及測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于甲醇汽油中甲醇含量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該裝置應(yīng)用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)中燃燒的甲醇汽油中的甲醇含量的測(cè)量。該裝置安裝在燃油導(dǎo)軌上，其特征在于，所述甲醇含量在線測(cè)量裝置包括信號(hào)采集單元、信號(hào)預(yù)處理單元、信號(hào)后處理單元；該裝置實(shí)現(xiàn)了在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)對(duì)燃油中甲醇含量的在線測(cè)量，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴系統(tǒng)對(duì)所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在線數(shù)據(jù)獲取的要求；該裝置成本低廉、體積小，在車輛上容易布置。
【專利說(shuō)明】一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置及測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于甲醇汽油中甲醇含量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該裝置應(yīng)用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)中燃燒的甲醇汽油中的甲醇含量的測(cè)量。

【背景技術(shù)】
[0002]甲醇汽油中甲醇含量的多少會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)形成混合氣空燃比的值，甲醇的理論空燃比為6.52，而93#汽油的理論空燃比為14.9，因此，甲醇汽油中甲醇含量的測(cè)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作而言是一項(xiàng)重要的工作。目前，對(duì)甲醇汽油中甲醇含量的測(cè)量方法主要有氣相色譜法、質(zhì)譜法和中紅外光譜法等，針對(duì)上述方法研制的測(cè)量設(shè)備有氣相色譜儀、質(zhì)譜儀、中紅外光譜吸收儀，上述儀器均無(wú)法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴系統(tǒng)對(duì)所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在線數(shù)據(jù)獲取的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該裝置實(shí)現(xiàn)了在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)對(duì)燃油中甲醇含量的在線測(cè)量，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴系統(tǒng)對(duì)所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在線數(shù)據(jù)獲取的要求；該裝置成本低廉、體積小，在車輛上容易布置。
[0004]為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0005]方案一:
[0006]一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，安裝在燃油導(dǎo)軌上，其特征在于，所述甲醇含量在線測(cè)量裝置包括信號(hào)采集單元、信號(hào)預(yù)處理單元、信號(hào)后處理單元；
[0007]所述信號(hào)采集單元包括外殼，所述外殼的右下側(cè)設(shè)置有進(jìn)油口，所述外殼的左上側(cè)設(shè)置有出油口，所述進(jìn)油口、出油口分別連接到燃油導(dǎo)軌上；所述外殼中部設(shè)置有電容極板，所述電容極板的每個(gè)極板上分別設(shè)置有接線柱，所述接線柱伸出到所述外殼外部；
[0008]所述信號(hào)預(yù)處理單元包括電容電壓轉(zhuǎn)換電路和高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器，所述電容極板的其中一個(gè)極板電連接到電容電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電容極板的另一個(gè)極板電連接到高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器；
[0009]所述信號(hào)后處理單元包括單片機(jī)，用于顯示甲醇含量的顯示器；所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接所述單片機(jī)的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端電連接所述高速CMOS16通道模擬多路復(fù)用器的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端電連接所述顯示器的輸入端。
[0010]本方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0011]所述電容極板的基體為耐醇塑料，其形成電極一側(cè)覆有銅箔；所述電容極板的其中一個(gè)極板上設(shè)置有環(huán)氧樹(shù)脂涂層。
[0012]所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路采用CAV444芯片。
[0013]所述高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器采用⑶74HC4067芯片。
[0014]所述單片機(jī)采用89C52單片機(jī)。
[0015]方案二:
[0016]一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量方法，基于上述甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，其特征在于，包括以下步驟:
[0017]步驟一，用介電常數(shù)測(cè)試儀分別測(cè)量甲醇含量為1%?99%的甲醇汽油的介電常數(shù)，其中甲醇含量以1%遞增，并將測(cè)量得到的介電常數(shù)與其所對(duì)應(yīng)的甲醇含量存入單片機(jī)中；
[0018]步驟二，給所述甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置通電，所述信號(hào)采集單元的電容極板上的聚集電荷形成電壓值；所述信號(hào)預(yù)處理單元接收所述電壓值并將電壓值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電容值；所述單片機(jī)接收所述電容值，并通過(guò)公式:
[0019]C = ε 0 ε rA/d
[0020]式中:ε。為真空介電常數(shù)，ε0 = 8.854X10_12，
[0021]ε r為甲醇汽油的介電常數(shù)，
[0022]A為兩極板的相對(duì)面積，
[0023]d為兩極板之間的距離，
[0024]C為電容值，
[0025]計(jì)算得到甲醇汽油的介電常數(shù)ε r ;單片機(jī)將計(jì)算得到的甲醇汽油的介電常數(shù)ε r與其內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)比較，提取與計(jì)算得到的甲醇汽油的介電常數(shù)^最接近的內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)，對(duì)應(yīng)得到該內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)所對(duì)應(yīng)的甲醇含量；
[0026]步驟三，單片機(jī)將甲醇含量傳輸給顯示器，顯示器顯示甲醇含量值。
[0027]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)比具有以下優(yōu)點(diǎn):該裝置實(shí)現(xiàn)了在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)對(duì)燃油中甲醇含量的在線測(cè)量，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴系統(tǒng)對(duì)所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在線數(shù)據(jù)獲取的要求；該裝置成本低廉、體積小，在車輛上容易布置。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]圖1為本發(fā)明的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置中的信號(hào)采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置中的信號(hào)預(yù)處理單元的電氣連接示意圖；
[0031]圖中:1、外殼；2、進(jìn)油口 ；3、出油口 ；4、電容極板；5、接線柱。

【具體實(shí)施方式】
[0032]該甲醇含量在線測(cè)量裝置安裝在燃油導(dǎo)軌上，該甲醇含量在線測(cè)量裝置包括信號(hào)采集單元、信號(hào)預(yù)處理單元、信號(hào)后處理單元。
[0033]參照?qǐng)D1，為本發(fā)明的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置中的信號(hào)采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；信號(hào)采集單元包括外殼1，外殼I的右下側(cè)設(shè)置有進(jìn)油口 2，外殼I的左上側(cè)設(shè)置有出油口 3，進(jìn)油口 2，出油口 3分別連接到燃油導(dǎo)軌上；外殼I中部設(shè)置有電容極板4，本實(shí)施例中平行設(shè)置有四組電容極板，使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確；四組電容極板的八個(gè)極板上分別設(shè)置有接線柱5，接線柱5伸出到外殼I外部。
[0034]信號(hào)預(yù)處理單元包括電容電壓轉(zhuǎn)換電路和高速CM0S16通道模擬多路復(fù)用器，每組電容極板的其中一個(gè)極板電連接到電容電壓轉(zhuǎn)換電路，每組電容的另一個(gè)極板電連接到高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器；
[0035]信號(hào)后處理單元包括單片機(jī)，用于顯示甲醇含量的顯示器；電容電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)的輸出端電連接高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器的輸入端，單片機(jī)控制CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器按順序依次導(dǎo)通四組電容極板，從而實(shí)現(xiàn)電容電壓轉(zhuǎn)換電路逐個(gè)測(cè)量電容極板的電壓；單片機(jī)的輸出端電連接顯示器的輸入端。
[0036]其中，電容極板的基體為耐醇塑料，其形成電極一側(cè)覆有銅箔；每組電容極板的其中一個(gè)極板上設(shè)置有環(huán)氧樹(shù)脂涂層。
[0037]在本實(shí)施例中，每塊極板尺寸相同，長(zhǎng)為82mm、寬為50mm,厚2mm ;極板間距為1mm。
[0038]其中，電容電壓轉(zhuǎn)換電路采用CAV444芯片。
[0039]其中，高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器采用⑶74HC4067芯片。
[0040]其中，單片機(jī)采用89C52單片機(jī)。
[0041]參照?qǐng)D2，為本發(fā)明的甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置中的信號(hào)預(yù)處理單元的電氣連接示意圖；具體的電路連接如下:
[0042]CD74HC4067芯片第12管腳接地，第24管腳接正5V。四組電容極板(即圖中Cml、Cm2、Cm3、Cm4)中的設(shè)置有環(huán)氧樹(shù)脂涂層的極板分別與CD74HC4067芯片第9、8、7、6管腳相連接；沒(méi)有環(huán)氧樹(shù)脂涂層的極板均與CAV444芯片第10管腳相連接。⑶74HC4067芯片第10、11、13、14分別與單片機(jī)電連接。⑶74HC4067芯片的第I管腳與CAV444芯片第12管腳相連。CD74HC4067 芯片的管腳 2、3、4、5、15、16、17、18、19、20、21、22、23 懸空。
[0043]CAV444芯片的第I管腳與測(cè)量振蕩器電阻Rcm相連，Rcm另一腳接第10管腳。CAV444芯片的第二管腳與電流源調(diào)準(zhǔn)電阻Rcw相連，Rcw另一端也與第10管腳相連。CAV444芯片的第3、第11管腳均與5V電源正極相連。CAV444芯片的第10管腳接5V電源負(fù)極。CAV444芯片的第5管腳通過(guò)電位器Rl與管腳4相連，同時(shí)管腳5與單片機(jī)相連。CAV444芯片的管腳4與電位器R1、電阻R5、電阻R2相連。電阻R2另一腳接管腳6相連，同時(shí)管腳6通過(guò)Cvref與管腳10相連。電阻R5另一腳通過(guò)電位器R3與管腳3相連，通過(guò)電阻R4與管腳10相連。管腳7接單片機(jī)。管腳13接Cf2，Cf2另一腳接管腳10。CAV444芯片的管腳14與Ra相連，Ra另一端接管腳10。CAV444芯片的管腳15接電容器Cf 1，Cf I另一端與管腳10相連。CAV444芯片的管腳16與電容器Cw相連，Cw另一端接管腳10。CAV444芯片的管腳8、管腳9懸空。
[0044]一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量方法，基于上述甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，包括以下步驟:
[0045]步驟一，用介電常數(shù)測(cè)試儀分別測(cè)量甲醇含量為1%?99%的甲醇汽油的介電常數(shù)，其中甲醇含量以1%遞增，并將測(cè)量得到的介電常數(shù)與其所對(duì)應(yīng)的甲醇含量存入單片機(jī)中；
[0046]步驟二，給甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置通電，信號(hào)采集單元的電容極板上的聚集電荷形成電壓值；信號(hào)預(yù)處理單元接收電壓值并將電壓值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電容值；單片機(jī)接收電容值，并通過(guò)公式:
[0047]C = ε 0 ε rA/d
[0048]式中:ε 0為真空介電常數(shù)，ε ο = 8.854Χ 10_12,
[0049]ε r為甲醇汽油的介電常數(shù)，
[0050]A為兩極板的相對(duì)面積，
[0051]d為兩極板之間的距離，
[0052]C為電容值，
[0053]計(jì)算得到甲醇汽油的介電常數(shù)ε r ;單片機(jī)將計(jì)算得到的甲醇汽油的介電常數(shù)ε r與其內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)比較，提取與計(jì)算得到的甲醇汽油的介電常數(shù)^最接近的內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)，對(duì)應(yīng)得到該內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)所對(duì)應(yīng)的甲醇含量；
[0054]步驟三，單片機(jī)將甲醇含量傳輸給顯示器，顯示器顯示甲醇含量值。
[0055]在使用本裝置前需對(duì)進(jìn)行初始化設(shè)置。因?yàn)榱慵诩庸み^(guò)程中和線路會(huì)引入雜散電容，通過(guò)調(diào)整CAV444芯片外圍電容和電阻進(jìn)行調(diào)零，使得本傳感器在空氣中時(shí)，CAV444輸出電壓值為最低。然后放入甲醇中使得此時(shí)測(cè)量最大電容轉(zhuǎn)化成最大電壓。完成本裝置的初始化設(shè)置之后，即可對(duì)油品甲醇含量進(jìn)行測(cè)量。
[0056]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)比具有以下優(yōu)點(diǎn):該裝置實(shí)現(xiàn)了在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)對(duì)燃油中甲醇含量的在線測(cè)量，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴系統(tǒng)對(duì)所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在線數(shù)據(jù)獲取的要求；該裝置成本低廉、體積小，在車輛上容易布置。
[0057]盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在說(shuō)明書(shū)的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1.一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，安裝在燃油導(dǎo)軌上，其特征在于，所述甲醇含量在線測(cè)量裝置包括信號(hào)采集單元、信號(hào)預(yù)處理單元、信號(hào)后處理單元； 所述信號(hào)采集單元包括外殼，所述外殼的右下側(cè)設(shè)置有進(jìn)油口，所述外殼的左上側(cè)設(shè)置有出油口，所述進(jìn)油口、出油口分別連接到燃油導(dǎo)軌上；所述外殼中部設(shè)置有電容極板，所述電容極板的每個(gè)極板上分別設(shè)置有接線柱，所述接線柱伸出到所述外殼外部； 所述信號(hào)預(yù)處理單元包括電容電壓轉(zhuǎn)換電路和高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器，所述電容極板的其中一個(gè)極板電連接到電容電壓轉(zhuǎn)換電路，所述電容極板的另一個(gè)極板電連接到高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器； 所述信號(hào)后處理單元包括單片機(jī)，用于顯示甲醇含量的顯示器；所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端電連接所述單片機(jī)的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端電連接所述高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端電連接所述顯示器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述電容極板的基體為耐醇塑料，其形成電極一側(cè)覆有銅箔；所述電容極板的其中一個(gè)極板上設(shè)置有環(huán)氧樹(shù)脂涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路采用CAV444芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述高速CMOS 16通道模擬多路復(fù)用器采用⑶74HC4067芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述單片機(jī)采用89C52單片機(jī)。
6.一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量方法，基于權(quán)利要求1所述的一種甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，用介電常數(shù)測(cè)試儀分別測(cè)量甲醇含量為1%?99%的甲醇汽油的介電常數(shù)，其中甲醇含量以1%遞增，并將測(cè)量得到的介電常數(shù)與其所對(duì)應(yīng)的甲醇含量存入單片機(jī)中； 步驟二，給所述甲醇汽油中甲醇含量在線測(cè)量裝置通電，所述信號(hào)采集單元的電容極板上的聚集電荷形成電壓值；所述信號(hào)預(yù)處理單元接收所述電壓值并將電壓值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電容值；所述單片機(jī)接收所述電容值，并通過(guò)公式:
C= ε 0 ε rA/d 式中:ε 0為真空介電常數(shù)，ε ο = 8.854Χ 10_12, ε r為甲醇汽油的介電常數(shù)， A為兩極板的相對(duì)面積， d為兩極板之間的距離， C為電容值， 計(jì)算得到甲醇汽油的介電常數(shù)L ;單片機(jī)將計(jì)算得到的甲醇汽油的介電常數(shù)^與其內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)比較，提取與計(jì)算得到的甲醇汽油的介電常數(shù)^最接近的內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)，對(duì)應(yīng)得到該內(nèi)部存儲(chǔ)的介電常數(shù)所對(duì)應(yīng)的甲醇含量； 步驟三，單片機(jī)將甲醇含量傳輸給顯示器，顯示器顯示甲醇含量值。
【文檔編號(hào)】G01N27/22GK104458832SQ201410704943
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】劉生全, 薛康, 李陽(yáng)陽(yáng), 馬志義 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)