[CAD圖紙全套]基于失重法的汽車油耗檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)

本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于失重法的汽車油耗檢測(cè)儀器設(shè)計(jì) 院系名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 車輛工程 07 學(xué)生姓名 ： 王 聰 指導(dǎo)教師 ： 付百學(xué) 職 稱 ： 教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 s 07011龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 隨著我國(guó)汽車保有量的不斷增加，汽油、柴油等非再生資源的逐漸減少，加之 環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，人們更加關(guān)心車輛油耗，要求限制車輛用油量的呼聲越來越強(qiáng) 。 研制能快速、準(zhǔn)確測(cè)量汽車在各種工況下油耗的儀器，已成為一項(xiàng)重要的課題。 文中研制的智能型汽車油耗檢測(cè)儀器，利用失重法原理，結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)油耗智能測(cè)試技術(shù)的研究水平和發(fā)展趨勢(shì)，采用傳感器技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)和顯示技術(shù)。 主要內(nèi)容包括：根據(jù)油耗測(cè)試系統(tǒng)的功能要求，進(jìn)行油耗檢測(cè)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與選擇，建立了汽車油耗檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了油耗檢測(cè)系統(tǒng)軟件模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)提出了系統(tǒng)抗干擾的相關(guān)措施，包括軟件和硬件兩方面，分析了油耗檢測(cè)系 統(tǒng)所采用的理論的可行性，并進(jìn)行了油耗檢測(cè)系統(tǒng)的誤差分析。 智能油耗儀在單片機(jī)的控制下，通過傳感器送來的信號(hào)，在控制軟件的支持下，能對(duì)汽油機(jī)、柴油機(jī)在室內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)油耗測(cè)試，能測(cè)量汽車的平均油耗和瞬時(shí)油耗。解決了國(guó)內(nèi)油耗檢測(cè)產(chǎn)品與國(guó)外相比測(cè)試精度相對(duì)較低、成本較高等問題。能對(duì)新生產(chǎn)車、營(yíng)運(yùn)車輛進(jìn)行燃料經(jīng)濟(jì)性檢測(cè)和評(píng)價(jià)，能滿足科研院所、車輛制造、使用和維修單位、大專院校試驗(yàn)教學(xué)等需要，應(yīng)用前景廣闊。 關(guān)鍵詞： 油耗；智能；單片機(jī)；檢測(cè)；傳感器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) of as s is on a on on of s s of as on of by s， by of of it s It to is is so on It of It a 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 言 1 內(nèi)外智能油耗檢測(cè)儀研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 內(nèi)外智能油耗檢測(cè)儀研究現(xiàn)狀 2 能油耗檢測(cè)儀發(fā)展趨勢(shì) 3 能油耗檢測(cè)儀研究目的和意義 3 車油耗檢測(cè)技術(shù) 5 文主要研究?jī)?nèi)容 5 第 2 章 檢測(cè)系統(tǒng)總體分析 6 統(tǒng)主要功能要求 6 量原理 6 件在油路中的布置 7 耗測(cè)量部分組成 8 章小結(jié) 8 第 3 章 智能油耗檢測(cè)儀中硬件的選擇與匹配 9 前常用油耗檢測(cè)方法分析 9 用油耗檢測(cè)方法 分類 9 用油耗測(cè)量原理介紹 11 量傳感器的選擇 13 量傳感器分類 13 量傳感器主要功能及選擇原則 15 量傳感器的選擇 16 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 量檢測(cè)數(shù)學(xué)模型的建立 17 片機(jī)的選擇 17 片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 17 片機(jī)的選擇原則 18 片機(jī)型號(hào)的匹配 18 示器的選擇與匹配 21 示器的選擇 21 口電路 22 印機(jī)的選擇與匹配 22 印機(jī)的 選擇 23 口電路 23 制面板的設(shè)計(jì) 23 他主要元器件的原則與匹配 24 序存儲(chǔ)器的選擇 24 據(jù)存儲(chǔ)器的選擇 24 外擴(kuò)展 I/O 芯片的選擇 24 訊接口的選擇 25 歷與時(shí)鐘芯片的選擇 27 控芯片的選擇 29 D 轉(zhuǎn)換 芯片的 選擇 30 源的選擇 30 磁閥 的選擇 31 章小結(jié) 32 第 4 章 智能油耗檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33 件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 33 片機(jī)的 C 語言 33 51 開發(fā)工具 34 件系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu) 34 件系統(tǒng)主程序流程圖 36 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 始化模塊 36 號(hào)采集模塊 37 據(jù)處理模塊 37 控程序模塊 38 統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) 39 靠性概述 39 件抗干擾技術(shù) 40 件抗干擾技術(shù) 41 章小結(jié) 42 第 5 章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 44 耗儀外部的設(shè)計(jì) 44 體材料的選擇 44 形尺寸的確定 45 口設(shè)計(jì) 46 部主要部件的安裝 46 章小結(jié) 47 第 6 章 試驗(yàn)驗(yàn)證 與 誤差分析 49 驗(yàn)和數(shù)據(jù) 49 驗(yàn)的目的和意義 49 驗(yàn)前的準(zhǔn)備 49 驗(yàn)步驟 50 驗(yàn)數(shù)據(jù) 50 差分析 50 述 50 差的來源 51 差的分類 51 車油耗智能檢測(cè)系統(tǒng)的誤差分析 51 章小結(jié) 52 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 結(jié)論 53 參考文獻(xiàn) 54 致謝 57 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 1 章 緒論 言 據(jù)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司有關(guān)專家推算，我國(guó)石油需求量， 2000 年為 噸， 2010 年為 噸， 2020 年為 噸。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（ 2020 年中國(guó)能源展望報(bào)告預(yù)測(cè)中國(guó)石油需求將以年均 的速度增長(zhǎng)，到 2020 年市場(chǎng)份額將大幅增加，年消費(fèi)量可達(dá) 5 億噸以上。國(guó)家計(jì)委產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測(cè)，到 2050 年，中國(guó)石油需求量將達(dá)到 噸，是目前 億噸消費(fèi)量的 。 目前全國(guó)可供開采的石油資源量預(yù)測(cè)為 160 億噸 ， 2003 年全國(guó)石油年產(chǎn)量 每年增長(zhǎng) 5% 以上， 2005 年可達(dá) 噸，隨后達(dá)到 2 億噸至 噸的峰值穩(wěn)產(chǎn)，據(jù)此估算， 中國(guó)石油儲(chǔ)量可持續(xù)開采 60 到 65 年。據(jù)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司對(duì)我國(guó)石油供需平衡的預(yù)測(cè)分析，國(guó)內(nèi)原油的自給率將從 2000 年的 82% 降低到 2020 年的 60% ，到 2020 年缺口將達(dá)到 噸。另據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（ 測(cè)，中國(guó)石油產(chǎn)量從 2010年之后開始下降，到 2，石油進(jìn)口將達(dá)到約 噸年以上，成為世界石油市場(chǎng)的主要進(jìn)口國(guó)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 從當(dāng)前我國(guó)的科技水平來看，汽車燃料的主要來源還要依靠石油能源中的提取物 :汽油和柴油。我國(guó)目前車用汽油約占汽油總消耗量的 85%，車 用柴油占柴油總消耗量的 20%。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及汽車進(jìn)入家庭速度的加快，我國(guó)能源供求矛盾將更加突出。中國(guó)對(duì)石油需求急劇上升的最重要原因是運(yùn)輸業(yè)的需求，目前運(yùn)輸業(yè)對(duì)石油的消耗量已經(jīng)攀升到 40%。在汽車運(yùn)輸成本中，燃油消耗費(fèi)用占較大比重，約為 20%30%。此外，本著控制能源消耗的目的，我國(guó)己經(jīng)制定征收汽車燃油稅的方案，并將擇機(jī)在全國(guó)公布推行。所以汽車燃油經(jīng)濟(jì)性就和汽車運(yùn)輸成本和經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。因此，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性好，不但可以節(jié)省石油資源，減少國(guó)家對(duì)進(jìn)口石油的依賴 ;同時(shí)也降低發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的二氧化碳 (溫室 效應(yīng)主要?dú)怏w )的排放量，起到防止地球變暖的作用 ;對(duì)汽車用戶而言也降低了汽車的使用費(fèi)用。石油能源短缺的嚴(yán)峻形勢(shì)以及它給人們生活帶來的各種影響，迫使人們開始關(guān)注汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，因而對(duì)汽車進(jìn)行燃油經(jīng)濟(jì)性的檢測(cè)評(píng)價(jià)具有重要意義。 另一方面隨著汽車制造和檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測(cè)行業(yè)也不斷地發(fā)展壯大，在汽車維修、生產(chǎn)和管理部門動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)汽車技術(shù)狀況方面發(fā)揮著重要作用。國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委于 2005 年 11 月聯(lián)合頒布的我國(guó)第一個(gè)強(qiáng)制性汽車產(chǎn)品油耗國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 乘用車燃料消耗量限值已于 2006 年 7 月 1 日正式執(zhí)行。根據(jù)限 值有關(guān)規(guī)定，在按照汽車整車裝備質(zhì)量進(jìn)行劃定的等級(jí)范圍內(nèi)，各類車輛都必須達(dá)到相應(yīng)的燃料消耗量標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國(guó)汽車保有量的逐年增加，石油消耗日益增長(zhǎng)，石油能源短缺迫使人們關(guān)注汽車燃料經(jīng)濟(jì)性及檢測(cè)手段的準(zhǔn)確性。汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性一般是用汽車燃油消耗量來評(píng)價(jià)。汽車燃油消耗量是在用汽車技術(shù)狀況與車輛維修質(zhì)量綜合性能的體現(xiàn)，也是診斷和分析汽車故障的重要參考，同時(shí)也對(duì)汽車的設(shè)計(jì)制造具有重要的意義。 內(nèi)外智能油耗檢測(cè)儀的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 內(nèi)外智能油耗檢測(cè)儀的研究現(xiàn)狀 研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)技術(shù)落后，對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的檢測(cè)重視較晚，到 1991 年 10 月 1 日交通部才頒布實(shí)施涉及車輛燃油消耗檢測(cè)的法規(guī)汽車運(yùn)輸業(yè)綜合性能檢測(cè)站管理辦法，規(guī)定采用的測(cè)量方法為容積法和重量法。汽車油耗檢測(cè)可通過汽車道路試驗(yàn)，也可在室內(nèi)底盤測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)上模擬路試來檢測(cè)。在汽車道路試驗(yàn)中，一般汽油車常用容積法測(cè)量油耗，柴油車常用質(zhì)量法測(cè)量油耗。目前的油耗儀多為體積式的， 214 型活塞式流量傳感器、禍輪流量?jī)x、數(shù)字式油耗 轉(zhuǎn)速自動(dòng)測(cè)量及四活塞式流量計(jì)儀等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件性能的不斷提高，虛擬實(shí) 驗(yàn)技術(shù)也開始用來進(jìn)行車黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 輛經(jīng)濟(jì)性方面的研究。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的類型可分為純軟件型和硬件在環(huán)型。純軟件型系統(tǒng)僅利用軟件完成整個(gè)系統(tǒng)仿真，它把實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)對(duì)象全部抽象為數(shù)學(xué)模型。其重點(diǎn)在于抽象的數(shù)學(xué)模型和軟件技術(shù)；硬件在環(huán)型系統(tǒng)是指將實(shí)物硬件嵌入仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，其強(qiáng)調(diào)軟硬件技術(shù)及電子技術(shù)的結(jié)合，獲取的一些關(guān)鍵信號(hào)由真實(shí)硬件發(fā)出，比純軟件方式可信度高。研究開發(fā)的智能油耗檢測(cè)儀既要能用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況時(shí)的油耗數(shù)據(jù)的測(cè)量。及車輛行駛的等速油耗、加速油耗、變工況油耗及百公里油耗測(cè)試，尤其是瞬時(shí)油耗測(cè)試的智 能型快速檢測(cè)儀器；同時(shí)還要將先進(jìn)的智能傳感器技術(shù)和智能儀表技術(shù)應(yīng)用于液體流量檢測(cè)與顯示，集機(jī)、電、液于一體，提高檢測(cè)與顯示精度和檢測(cè)的自動(dòng)化程度，滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。目前逐步投入市場(chǎng)的代表性的產(chǎn)品有以下幾種：國(guó)產(chǎn) A 汽車綜合測(cè)試儀是以微型計(jì)算機(jī)為核心，用于汽車動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的測(cè)試，采用兩個(gè)流量傳感器，可進(jìn)行電噴車的等速油耗、加速油耗、六工況油耗、百公里油耗測(cè)試；淄博無線電廠生產(chǎn)的 于檢測(cè)汽車、拖拉機(jī)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、操縱性能及拖拉機(jī)牽引性能。測(cè)試項(xiàng)目采用菜單操 作，系統(tǒng)內(nèi)置 40 列微型打印機(jī)，可將測(cè)試結(jié)果及測(cè)試數(shù)據(jù)打印出來； 型發(fā)動(dòng)機(jī)功率、油耗綜合測(cè)試儀。該產(chǎn)品采用無外載測(cè)功法，配接轉(zhuǎn)速和油耗傳感器，用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)功率、比油率、百公里油耗、怠速轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、異響控制軟件在 運(yùn)行，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量數(shù)據(jù)可進(jìn)行存儲(chǔ)和打印，并具有聯(lián)機(jī)通訊功能。 國(guó)外汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，較重視環(huán)保與節(jié)能。其車輛油耗檢測(cè)技術(shù)較先進(jìn)，投入的人力和財(cái)力也較多，并大量采用了傳感技術(shù)和微電腦技術(shù)，正在大力研發(fā)智能型油耗檢測(cè)裝置，其功能、測(cè)試項(xiàng) 目、精度、顯示方式都在不斷發(fā)展與完善之中，成本逐漸趨向合理。美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在 70 年代中期就對(duì)基于碳平衡法理論的汽車油耗檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究，并取得了一些成果及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，該方法測(cè)汽車油耗完全可行，并且可以在檢測(cè)汽車尾氣排放的同時(shí)進(jìn)行，但該檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備龐大、復(fù)雜，而且無法實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。采用這種檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行油耗量檢測(cè)僅局限于實(shí)驗(yàn)室中，難以在實(shí)際中廣泛應(yīng)用。 日本小野公司的 活塞式流量傳感器，最低采樣時(shí)間為 小油量分辨率為 感器量程為 120L h；美國(guó) 器公司的流量計(jì)為渦輪流量?jī)x的改進(jìn)型，流量范圍可從 1L/h 起，響應(yīng)時(shí)間為 200度可達(dá) 0 1； 奧地利的 司研制的臺(tái)架試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗的精確測(cè)量?jī)x，在油量 25g 時(shí)精度較高，臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)量范圍為 O 150h，盡管該油耗儀可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，但仍是靜態(tài)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 燃油測(cè)量秤的改進(jìn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間大于 2001。 能油耗檢測(cè)儀 發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)外都在研究虛擬技術(shù)應(yīng)用于汽車油耗檢測(cè)，可克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷，提高儀器的功能和檢測(cè)效率，大幅度降低儀器成本，是實(shí)現(xiàn)汽車油耗高精度、低成本檢測(cè) 的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì) 7。 能油耗檢測(cè)儀研究的目的和意義 1我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車有保有量大幅增加。 隨著近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國(guó)民生活水平的快速提高，汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車的產(chǎn)銷量和保有量都大幅增加， 據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)， 2010 年國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)銷量分別達(dá) 1826 萬和 1806 萬輛 ，汽車保有量突破 7000 萬輛，隨著汽車走進(jìn)千家萬戶，一系列問題也日益凸顯。 能源是發(fā)展生產(chǎn)和提高生活水平的物質(zhì)基礎(chǔ)，汽車主要能源是石油產(chǎn)品中的汽油和柴油。而作為汽車用油來源的石油，其儲(chǔ)量是有限的， 2010 年，我 國(guó)石油產(chǎn) 量為 20301 萬噸， 而全國(guó)石油消耗量為 噸， 占全年石油消耗量的45%，當(dāng)年 我 國(guó)石油對(duì)外依存度為 55%。 隨著我國(guó)汽車保有量的逐年增加，石油消耗日益增長(zhǎng)，石油能源短缺迫使人們關(guān)注汽車燃料經(jīng)濟(jì)性及檢測(cè)手段的準(zhǔn)確性。要達(dá)到節(jié)約用油，降低能耗的目的，除廣泛采用新材料、新工藝提高汽車性能外，主要應(yīng)加強(qiáng)管理和監(jiān)督。 （ 1） 制定法規(guī)，限制新生產(chǎn)汽車的燃油消耗量。 70 年代能源危機(jī)后，各國(guó)紛紛制定本國(guó)的汽車油耗法規(guī)，強(qiáng)制性地降低新生產(chǎn)汽車的油耗指標(biāo)。如美國(guó)近十年來汽車油耗平均每年下降 2%，要求 1985 年生產(chǎn)的轎車平 均油耗必須低于 00 1995 年生產(chǎn)的要低于 00 （ 2） 加強(qiáng)對(duì)在用車的檢查和管理。對(duì)在用車輛進(jìn)行定期的技術(shù)狀況、經(jīng)濟(jì)狀況檢查，以便及時(shí)對(duì)技術(shù)狀況差的車輛進(jìn)行維護(hù)修理。對(duì)于維修后仍不能達(dá)到要求的，強(qiáng)制報(bào)廢。為縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，我國(guó)已經(jīng)制訂了汽車技術(shù)等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、汽車技術(shù)等級(jí)評(píng)定的檢測(cè)辦法，將燃油消耗列為評(píng)定汽車經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)； 1991 年10 月頒布的交通部 29 號(hào)令汽車運(yùn)輸車輛綜合性能檢測(cè)站管理辦法也規(guī)定，所有從事汽車運(yùn)輸車輛綜合性能檢測(cè)的 A、 B、 C 三級(jí)檢測(cè)站，都應(yīng)具備燃油消耗量檢測(cè)的能力，這更加體現(xiàn)了對(duì)車輛經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的重視。 車經(jīng)濟(jì)性備受關(guān)注。 作為汽車的主要性能之一，準(zhǔn)確、迅速地對(duì)汽車燃油消耗量進(jìn)行檢測(cè)并作出評(píng)價(jià)，這是非常關(guān)鍵的。國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)定使用的是油耗計(jì)測(cè)定方法。目前國(guó)內(nèi)常用的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗測(cè)量方法還是油耗儀測(cè)量方法，這些油耗測(cè)量?jī)x表種類繁黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 多，使用方法和測(cè)量精度也各有優(yōu)劣。傳統(tǒng)的油耗計(jì)對(duì)于化油器的汽油機(jī)燃油消耗的測(cè)量較為單一，但是，隨著汽車排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格和汽車電子技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步 ，汽油機(jī)的化油器已逐漸被電控燃油噴射系統(tǒng) (取代，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)量的對(duì)象已全部變成了電控噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。電控噴射發(fā)動(dòng)機(jī)由于需要處理多余燃油的回流問題，使其對(duì)油耗的測(cè)量變得復(fù)雜。所以，相關(guān)的測(cè)量方法和儀器的研究受到了更多的關(guān)注。目前 測(cè)定燃料消耗率 (簡(jiǎn)稱耗油率 ) 的方法通常有容積法、重量法、流量計(jì)法和流速計(jì)法等。常規(guī)的容積法和重量法的測(cè)量精度較高 ,但不能測(cè)量瞬時(shí)耗油率 , 只適用于內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定工況下燃油消耗率的測(cè)定。流量計(jì)法和流速計(jì)法可以測(cè)量瞬時(shí)耗油率 , 但由于單位時(shí)間燃油的流量很小 , 因此測(cè)量精度較低。測(cè) 量?jī)?nèi)燃機(jī)各工況下的耗油率不僅可以判斷其經(jīng)濟(jì)性 , 同時(shí)也有助于診斷燃油系統(tǒng)的缺陷和故障。 因此， 研發(fā)車輛油耗檢測(cè)儀，提高油耗檢測(cè)精度，擴(kuò)大儀器測(cè)量范圍，是實(shí)現(xiàn)油耗儀產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，也是科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的需要。基于失重法的汽車油耗檢測(cè)儀器能精確檢測(cè)汽車油耗，可以對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有一個(gè)正確的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè) ，可為研制低油耗車提供依據(jù)；對(duì)營(yíng)運(yùn)車輛油耗檢測(cè)評(píng)價(jià)，可為其維護(hù)、維修提供依據(jù)；對(duì)于維修企業(yè)，可用于判定維修質(zhì)量；還可用于教學(xué)、研究單位進(jìn)行其工作規(guī)律研究。 車油耗檢測(cè)技術(shù) 目前，在汽車道路試驗(yàn)中，測(cè)量汽 車油耗的方法，可歸納為兩大類。 (1)直接測(cè)量法，指拆開汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油路，接人流量測(cè)量設(shè)備，直接測(cè)得燃料消耗量。具體可分為兩種：容積法：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)消耗燃油體積；重量法：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)消耗燃油重量。它們的共同特點(diǎn)是：測(cè)量精度較高；操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)；破壞車輛原有油路結(jié)構(gòu)。 (2)間接測(cè)量法，即碳平衡法，不拆解發(fā)動(dòng)機(jī)油路，利用汽油中的含碳量和燃燒后尾氣排放的含碳量不變，只要測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)尾氣含碳量與汽油中含碳量相比，即可計(jì)算得到燃油消耗量。這類測(cè)量方法的特點(diǎn)是：不需拆解被測(cè)車輛，適應(yīng)汽車不解體檢測(cè)的發(fā)展方向；可 以和汽車排放檢測(cè)相結(jié)合；油耗測(cè)量精度沒有直接測(cè)量法高。少數(shù)幾個(gè)大的科研單位雖然從國(guó)外引進(jìn)了一些相關(guān)設(shè)備，由于所需設(shè)備龐大、昂貴而復(fù)雜、不可攜帶，還沒有引起重視。 文主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)通過對(duì)目前常用的汽車油耗測(cè)試方法及原理進(jìn)行分析比較，在此基礎(chǔ)上，提出一種基于失重法的智能汽車油耗檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)，該檢測(cè)儀能實(shí)現(xiàn)智能化油耗檢測(cè)，同時(shí)滿足汽油車和柴油車及各種工況下的檢測(cè)要求，具有較高的測(cè)量精度，操作簡(jiǎn)單，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 測(cè)量數(shù)據(jù)直觀可視等特點(diǎn)。 主要內(nèi)容包括： （ 1）介紹 基于失重法的汽車油耗檢測(cè) 技術(shù)理論；分析汽車油耗不 同檢測(cè)方法的特點(diǎn)； （ 2）確定 基于失重法的汽車油耗檢測(cè) 的控制原理；建立汽車油耗檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型； （ 3）確定總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行汽車油耗檢測(cè)儀器的硬件選擇與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)和機(jī)械部分設(shè)計(jì)； （ 4）繪制裝配圖、控制電路圖、零件圖； （ 5） 試驗(yàn)驗(yàn)證與誤差分析。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 2 章 檢測(cè)系統(tǒng)總體分析 統(tǒng)的功能要求 （ 1）本系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)油耗的智能檢測(cè)，應(yīng)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)，將采集到的信號(hào)輸送到單片機(jī)，在軟件系統(tǒng)的支持下，單片機(jī)完成對(duì)油耗的分析與處理，并通過顯示器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直觀性和可視化， 采用控制面板實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，自帶微型打印機(jī)打印檢測(cè)結(jié)果。 （ 2） 能對(duì)汽油機(jī)、柴油機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) 。 （ 3）具有較高的測(cè)量精度和可靠性。 （ 4）該系統(tǒng)所采用的理論應(yīng)具有可行性，通過試驗(yàn)加以驗(yàn)證。 （ 5）具有較低成本。 量原理 本設(shè)計(jì)主要是基于失重法原理，采用數(shù)字信號(hào)處理手段，設(shè)計(jì)出一種新型的智能油耗檢測(cè)儀，既能同時(shí)滿足汽油車和柴油車的檢測(cè)，又能適應(yīng)各種工況，并且具有較高的精度和較低的成本。 圖 失重法測(cè)量原 理 1 2 34 5 6 7測(cè)量原理如圖 示， 密封油箱固定于重量傳感器之上 ,在測(cè)量時(shí)，重量傳感器的輸出電壓與加在上面的壓力成正比，即 : )( fc m （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 式中： 密封油箱的質(zhì)量； 燃油的質(zhì)量； m 總質(zhì)量； k 測(cè)量常數(shù)； g 重力加速度。 為了提高測(cè) 量精度，油箱的自重不能太大，并且貯油量要合適。 在測(cè)量過程中，隨著燃油的消耗，油箱中的燃油量逐漸減少 (即失重 )，設(shè)傳感器的輸出電壓為 1U 2U ,有： )()( 111 時(shí)刻m gU （ )()( 222 時(shí)刻m gU （ 則 )( 2121式中2121 , 時(shí)刻燃油的質(zhì)量。 上式表明，燃油的失重量與壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)的變化成正比。用上式除以時(shí)間 t ，當(dāng) t 足夠小時(shí)，只要測(cè)得傳感器在各個(gè)時(shí)刻的輸出電壓，就能計(jì)算出平均油耗率和瞬時(shí)油耗率 23。 件在油路中的布置 具體布置如下圖 示： 圖 耗檢測(cè)系統(tǒng)的布置圖 該系統(tǒng)采用 定時(shí)稱重方式，一次加油多次測(cè)量，其工作過程如下：發(fā)動(dòng)機(jī)不斷消耗密封油箱內(nèi)的燃油，當(dāng)消耗到密封油箱最低油位時(shí)，控制裝置發(fā)出加油指令， 充 油電磁閥打開， 充 油指示燈點(diǎn)亮，高位油箱內(nèi)的燃油通過 充 油電磁閥不斷像發(fā)動(dòng)機(jī)供油（保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)）同時(shí)對(duì)密封油箱加油，加油過程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)耗油速度小于加油速度，因此密封油箱內(nèi)燃油油位逐級(jí)升高。當(dāng)密封油箱內(nèi)的燃油油位達(dá)到最高油控制裝置 重量傳感器開始 開始 率 密封油箱 發(fā)動(dòng)機(jī) 高位油箱 充 油電磁閥 進(jìn)油管 出油管