專利名稱：內(nèi)燃機(jī)車燃油計量檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃油計量檢測裝置和方法，具體地說，是涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)車的燃油計量檢測裝置和方法。
背景技術(shù)：
我國鐵路機(jī)務(wù)部門正面臨機(jī)車維修制度的改革，改“定期檢查范圍修”為“定期檢查狀態(tài)修”，即按需維修。并且在全球能源危機(jī)日趨嚴(yán)重的今日，如何減少能源消耗和浪費也是世界普遍關(guān)注的焦點問題。在我國鐵路系統(tǒng)，提供牽引動力的機(jī)務(wù)部門能耗成本支出已占鐵路局運輸成本支出的三分之一左右。特別是內(nèi)燃機(jī)車的燃油消耗是鐵路系統(tǒng)運輸成本的主要部分，受國際油價上漲因素的影響，對運輸成本的影響更為顯著。僅在2000年國家柴油價格就先后上調(diào)了7次，由年初每噸2500元提高到3200元，造成鐵路局燃料消耗成本的大幅度增長，是鐵路局運輸成本增長的主要因素之一。
采用科技手段，記錄機(jī)車柴油機(jī)燃燒狀態(tài)，改善柴油機(jī)熱工狀態(tài)，加強(qiáng)柴油消耗的管理，建立約束激勵考核機(jī)制，特別是從根本上解決機(jī)車乘務(wù)員按班考核，達(dá)到促進(jìn)機(jī)車乘務(wù)員機(jī)車操縱水平的提高，實現(xiàn)增運增收節(jié)支目標(biāo)是一個殛待解決的大問題?，F(xiàn)行各機(jī)務(wù)段在對機(jī)車乘務(wù)員擔(dān)當(dāng)任務(wù)的燃油消耗量的管理考核上，缺乏必要的科學(xué)手段，只能按機(jī)車組進(jìn)行考核，不能實現(xiàn)按班考核。且在機(jī)車乘務(wù)員交接班過程中辦理交接油時，只能靠眼睛觀測，憑經(jīng)驗估計大概用油量，尚無較精確的客觀計量依據(jù)。而目前內(nèi)燃機(jī)車的燃油箱油標(biāo)尺刻度線以100升為單位，小于100升的變化用肉眼觀察無法達(dá)到必要的精確度，因此無法準(zhǔn)確計算出每趟列車的乘務(wù)機(jī)班實際的燃油消耗。由于機(jī)車?？课恢玫牟町愋裕瑥臋C(jī)車燃油箱油標(biāo)尺觀察的燃油誤差最大可達(dá)300多升，油耗量的計量極不準(zhǔn)確。因此殛待提高機(jī)車燃油耗油量管理的技術(shù)水平，開發(fā)研制隨車燃油計量裝置，在機(jī)車運行中隨時提供內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的油耗量，為機(jī)務(wù)部門燃油消耗管理提供客觀依據(jù)，為實現(xiàn)增效節(jié)支提供有效的管理手段，同時也便于掌握機(jī)車熱力狀態(tài)，為有針對性地開展維修工作提供科學(xué)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精確的用于內(nèi)燃機(jī)車的燃油計量檢測裝置和方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種內(nèi)燃機(jī)車燃油計量裝置，進(jìn)油傳感器與回油傳感器通過信號處理電路經(jīng)光電隔離與單片機(jī)相連，顯示器、人機(jī)界面、電源模塊、手操器插孔、“看門狗”電路分別與單片機(jī)相連。
內(nèi)燃機(jī)車燃油計量裝置，進(jìn)油傳感器和回油傳感器為渦輪流量傳感器，顯示器為數(shù)字顯示器，人機(jī)界面為鍵盤，手操器插孔采用自判斷技術(shù)。
內(nèi)燃機(jī)車燃油計量方法，包括下述步驟(1)單片機(jī)收到來自傳感器的信號，啟動設(shè)置在單片機(jī)中的主程序，(2)主程序進(jìn)行初始化，(3)單片機(jī)進(jìn)行掉電時間計算，(4)初始化計時器，(5)數(shù)據(jù)信號中斷標(biāo)志位若為1，則啟動“看門狗”電路，之后返回步驟(2)，(6)數(shù)據(jù)信號中斷標(biāo)志位若不為1，則進(jìn)行子程序計算，計算瞬時流量、累計流量各項參數(shù)，(7)掃描面板鍵，查看顯示參數(shù)及設(shè)定參數(shù)，(8)進(jìn)行手操器掃描，查看有無設(shè)定參數(shù)，(9)由數(shù)字時鐘記錄當(dāng)前時間，(10)啟動“看門狗”電路及程序，(11)返回步驟(2)本發(fā)明是采用單片機(jī)技術(shù)研制了一種測量輕質(zhì)柴油流量的智能流量積算儀，與脈沖輸出的流量傳感器(渦輪流量傳感器等)配套組成流量測量系統(tǒng)，可測量并顯示瞬時流量和累積流量總量，及交接班情況等。它的特點是(1)應(yīng)用高精度的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行輕質(zhì)柴油流量的準(zhǔn)確計量；(2)使用方便可通過鍵盤置入儀表系數(shù)K、當(dāng)前日期等參數(shù)；(3)采用掉電保護(hù)技術(shù)對累積流量及置入儀表系數(shù)K進(jìn)行儲存，無論停電多長時間，上電后累積流量及儀表系數(shù)K值仍能復(fù)現(xiàn)；(4)采用數(shù)字濾波、“看門狗”、上電復(fù)位等技術(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾力和較高的可靠性；設(shè)計了智能流量積算系統(tǒng)，采取了必要的抗干擾措施，使其可以長期可靠工作在強(qiáng)震、高溫、強(qiáng)干擾的惡劣環(huán)境條件之下。
使用數(shù)字時鐘DS12887對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，它與CPU接口簡單，體積小，數(shù)據(jù)保護(hù)時間長(10年)，數(shù)據(jù)不因停電等干擾而丟失，從根本上解決了掉電數(shù)據(jù)丟失問題，儀表可靠性得到進(jìn)一步提高。


圖1是檢測裝置原理框圖；圖2是主程序流程圖；圖3是掉電時間計算框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
本內(nèi)燃機(jī)車燃油計量檢測裝置采用高精度LWGY型渦輪流量傳感器和XLF-60型智能流量積算儀。XLF-60型智能流量積算儀中單片機(jī)采用Intel公司的MCS51系列，采用芯片AT89C55、MAX7219、4N25，放大電路采用LM358、電子時鐘采用DS12887。
隨車油耗儀由進(jìn)油、回油流量檢測傳感器及智能流量積算儀組成。實際燃油量等于進(jìn)油量和回油量之差。
進(jìn)油傳感器和出油傳感器通過信號處理電路與單片機(jī)連接，鍵盤、外接數(shù)據(jù)存儲器、電源、數(shù)字顯示器、“看門狗”電路分別與單片機(jī)相連。
由輸出頻率信號的流量傳感器送入的與流量成比例的頻率信號，經(jīng)LM358放大電路放大并整形后，經(jīng)由4N25光電隔離，送入單片機(jī)AT89C55的T0、T1口，T0、T1口采用計數(shù)工作方式，根據(jù)單片機(jī)程序中的公式Q＝3600F/K就可得到通過渦輪流量傳感器的流體的體積流量。
安裝在單片機(jī)中的主程序開始啟動，對芯片MAX7219、LED八位數(shù)碼顯示管、DS12887數(shù)字時鐘進(jìn)行初始化。單片機(jī)進(jìn)行掉電時間計算，對計時器進(jìn)行初始化。
數(shù)據(jù)信號中斷標(biāo)志位若為1，則啟動“看門狗”電路，之后，主程序再一次進(jìn)行初始化；數(shù)據(jù)信號中斷標(biāo)志位若不為1，則進(jìn)行子程序計算，計算瞬時流量、累計流量等各項參數(shù)，從油路渦輪傳感器采集的兩路流量脈沖信號送入單片機(jī)，對信號進(jìn)行每秒采集一次的處理，采集來的脈沖信號經(jīng)過處理，作為計算原值。跟據(jù)儀表系數(shù)及T0，T1腳脈沖數(shù)計算出入口瞬時流量和出口瞬時流量，再依此計算出總累積流量和當(dāng)前班次(在線班次)的班累積流量。并將兩個累積流量值存入單片機(jī)外部RAM中。
掃描面板鍵，查看顯示參數(shù)，如瞬時流量、累計流量、時間、交接班次、接班時間及每班的燃油消耗量等，本儀表通過MAX7219以串行工作方式驅(qū)動LED八位數(shù)碼顯示管，與單片機(jī)之間連接了3根口線。分別為MAX7219的DIN、LOAD、DOUT口，在軟件中通過串行輸出依次對以上各端口置位而達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?br> 設(shè)定參數(shù)(流量傳感器儀表系數(shù)2個、時間等)，進(jìn)行手操器掃描，查看有無設(shè)定參數(shù)(流量傳感器儀表系數(shù)2個、時間、自校驗標(biāo)志、清零等)，面板上按鍵通過分別判斷P10、P11、P17端是否為低電平來識別。手操器按鍵的識別通過P17端是否為低電平而進(jìn)入鍵盤掃描子程序。當(dāng)有鍵按下時申請中斷，并通過輸入端口查詢是哪個鍵按下，最后轉(zhuǎn)入處理程序。
由數(shù)字時鐘DS12887來記錄當(dāng)前時間即年、月、日、時、分，啟動“看門狗”電路及程序。在程序的執(zhí)行過程中由MAX1232進(jìn)行監(jiān)控，如果在1秒內(nèi)沒有對MAX1232的看門狗輸入端進(jìn)行觸發(fā)，則程序有可能執(zhí)行錯誤，于是MAX1232將對AT89C55進(jìn)行復(fù)位操作使程序重新開始運行。
軟件采用C51進(jìn)行編程，選用了LARGE編譯模式，在單片機(jī)上擴(kuò)充了一片RAM1215，這樣在實際編程過程中，可以減少變量空間不夠的約束。但XDATA的變量越多，程序量相對越大，運行時間越長。所以使用變量的一個原則是合理使用內(nèi)存和外存，頻繁使用的變量盡量放在內(nèi)部RAM區(qū)中。
使用面板鍵實現(xiàn)顯示參數(shù)的切換，函數(shù)panel_increatment_key()實現(xiàn)上翻查詢歷史記錄，函數(shù)panel_decreatment_key()實現(xiàn)下翻查詢歷史記錄，函數(shù)panel_F_key()實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示的切換。
交接班處理由change_BC()函數(shù)實現(xiàn)，自動切換到下一班，并將該班次的歷史數(shù)據(jù)清零。同時記錄上個班次的累計流量和交班時間，將此數(shù)據(jù)存入外部RAM1215中。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)車燃油計量檢測裝置，其特征在于，進(jìn)油傳感器與回油傳感器通過信號處理電路經(jīng)光電隔離與單片機(jī)相連，顯示器、人機(jī)界面、電源模塊、手操器插孔、“看門狗”電路分別與單片機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車燃油計量裝置，其特征是，所述的進(jìn)油傳感器為渦輪流量傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車燃油計量裝置，其特征是，所述的回油傳感器為渦輪流量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車燃油計量裝置，其特征是，所述的顯示器為數(shù)字顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車燃油計量裝置，其特征是，所述的人機(jī)界面為鍵盤。
6.一種內(nèi)燃機(jī)車燃油計量檢測方法，其特征是，包括下述步驟(1)單片機(jī)收到來自傳感器的信號，啟動設(shè)置在單片機(jī)中的主程序，(2)主程序進(jìn)行初始化，(3)單片機(jī)進(jìn)行掉電時間計算，(4)初始化計時器，(5)數(shù)據(jù)信號中斷標(biāo)志位若為1，則啟動“看門狗”電路，之后，返回步驟(2)，(6)數(shù)據(jù)信號中斷標(biāo)志位若不為1，則進(jìn)行子程序計算，計算瞬時流量、累計流量各項參數(shù)，(7)掃描面板鍵，查看顯示參數(shù)及設(shè)定參數(shù)，(8)進(jìn)行手操器掃描，查看有無設(shè)定參數(shù)，(9)由數(shù)字時鐘記錄當(dāng)前時間，(10)啟動“看門狗”電路及程序，(11)返回步驟(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)車燃油計量檢測裝置及其檢測方法，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精確的用于內(nèi)燃機(jī)車的燃油計量檢測裝置和方法。其技術(shù)方案的要點是，進(jìn)油傳感器與回油傳感器通過信號處理電路經(jīng)光電隔離與單片機(jī)相連，顯示器、人機(jī)界面、電源模塊、手操器插孔、“看門狗”電路分別與單片機(jī)相連。本發(fā)明應(yīng)用高精度的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行輕質(zhì)柴油流量的準(zhǔn)確計量；設(shè)計了智能流量積算系統(tǒng)，采取了必要的抗干擾措施，使其可以長期可靠工作在強(qiáng)震、高溫、強(qiáng)干擾的惡劣環(huán)境條件之下。
文檔編號G06F19/00GK1438472SQ0310003
公開日2003年8月27日 申請日期2003年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者李剛, 徐英, 辛泉 申請人:天津大學(xué)