基于容积法的汽车油耗检测仪器设计-开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 指导教师姓名 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 基于容积法的汽车油耗检测仪器设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1. 课题 研究目的 和意义 随着 我国经济持续快速发展， 汽车保有量不断增加， 石油资源需求激增，使能源供需矛盾日益突出。 由于 厂家公布的油耗与实际差距很大，油价又不断上涨，使人们更加关注汽车油耗。同时，随着人们 环境保护意识的逐渐加强，大众更加关心车辆油 耗，要求限制车辆用油量的呼声也越来越强烈。 我国 2009 年中国石油表观消费量为 40,吨，仅次于美国 ， 预计 2010 年将达到 吨。2009 年中国石油净进口量 21,吨，石油进口依存度达到 同时，中国汽车工业发展迅速， 2009 年中国汽车产销分别 为 辆和 辆 , 成为世界汽车产销第一大国 ， 2010年的汽车保有总量已达到 7619 万辆，由汽车消耗的燃料占我国燃料消耗总量的 40%左右。预计 到 2020年，中国本土汽车产量将达到 2000 万辆，其中两成产品将进入 国际市场。到 2020 年，车用燃油消耗为 吨，换算成原油将超过 5 亿吨，车用燃油将成为我国新增石油消耗的主体。 以中国的石油储备量和 2008 年中国石油静态消费量计算，我国的石油储备再过 10 年将全部耗尽。如果想将之延长到 20 年，则 50%以上的车辆必须停止行驶。 目前，包括欧盟、美国、日本、韩国等在内的很多国家和地区都已经根据各自国情实施了不同形式的汽车燃料消耗量标示制度，作为控制汽车二氧化碳排放和油耗的支柱措施之一。 为此我国也陆续出台了乘用车燃料消耗量限值等多项标准，以加快汽车节能管理体系的建立和完善。这 些政策的提出 需要更专业的检测机构，采用科学合理的油耗检测仪器，提供更权威的汽车油耗检测数据。因此 研制能快速、准确测量汽车在各种工况下油耗的仪器，也已成为一项重要课题。 由此可见， 汽车油耗不仅关系到环保节能更是汽车前沿技术的发展和应用。因此研究汽车油耗检测技术，具有重要意义。 研发车辆油耗检测仪，提高油耗检测精度，扩大仪器测量范围，是实现油耗仪产品更新换代的要求，也是科学技术日益发展的需要。 基于容积法的汽车油耗检测仪器 能精确检测汽车油耗，可以对汽车的燃油经济性有一个正确的评价和预测 ，可为研制低油耗车提供依据 ；对营运车辆油耗检测评价，纸， 明书全套毕业设计均有 可为其维护、维修提供依据；对于维修企业，也可用于判定维修质量；还可用于教学、研究单位进行其工作规律研究 课题研究 现状及分析） 。 燃油消耗量是评价汽油机经济性的重要指标，是汽油机的重要测量参数之一。随着汽车技术飞速发展，对其测试的手段也应同步发展。 目前 检测油耗的仪器多为体积式的，日本小野公司的 活塞式流量传感器，最低采样时间为 小油量分辨率为 感器量程为 120L/h。涡轮流量仪具有瞬时测量和累计功能，得到广泛 应用，可测量 1200L/液体流量，在标定条件下，精度可达 响应时间 2 10中小功率汽油机燃油流量小，一般在 10 3000mL/出涡流流量计下限，为此国内研制出不同大小的涡轮以满足汽油机小流测量的需要。以上两种流量仪均用于汽车道路试验，只能测量体积流量。美国 器司的流量计为涡轮流量仪的改进型，流量范围可从 1L/h 起，响应时间为 200度可达 奥地利的 司研制的台架试验中发动机燃油耗的精确测量仪，在油量 25g 时精度较高，台 架试验测量范围为 0 150kg/h，尽管该油耗仪可进行动态测试， 但由于仍是静态燃油测量秤的改进，动态响应时间大于 200在 国内汽车油耗检测主要采用普通式汽车油耗检测装置，其测试范围、测试精度、显示、使用维护和可靠性等方面都不是很理想。一些院校和科研单位研制的电子油耗检测装置，能测试平均油耗、瞬时油耗、累计油耗和图 形显示等，但在实际使用过程中，一些宣传上的功能和性能与实际还有差距，甚至差距较大。其测试精度尚需进一步提高，装置的成本还需进一步降低。 现今汽车油耗检测方法包括 直接测量法和间接测量法两类。 直接测量法通过计量一定时间或里程内汽车所消耗的燃油体积或质量，得到汽车的燃油消耗量。包括容积法、质量法（失重法）等。 容积法、质量法油耗检测原理： 系统采用流量传感器检测燃油流量信号，并将信号送给单片机处理，单片机根据存储器中存储的数据和相应的控制程序得到不同要求和条件下的油耗量，通过显示器或打印机进行数据输出，通过键盘实现人机交互功能，还可通过通讯接口实现数据传输，扩展系统功能。 通常体积流量检测采用涡轮流量传感器、超声波流量计等，质量流量检测采用压差传感器（质量传感器）。发动机进、回油管 道上各安装一只涡轮流量传感器 ,用来得到进、回油管道的流量信号，并送入单片机。单片机对进、回油管道流量信号进行处理 ,并做温度修正 ,得到进、回油管道标态体积流量 ,然后对进、 回油管道的流量进行差值计算 ,累加得到 实际燃油消耗量。 由于该方法需要将油耗仪串入发动机的燃油供给系统 ,通过计量一定时间或里程内汽车消耗的燃油体积或质量得到汽车油耗 ， 需要拆开 发动机 油路 ，所以 存在着安全问题 (汽油挥发造成污染和易燃 )；纸， 明书全套毕业设计均有 油耗仪串入到油路中会影响到发动机燃油的供给和燃油消耗量的测试精度， 既破坏 了 汽车原有结构 ,又费时费力 ；同时 ,油耗仪的 安装连接十分不便；安装和测量过程时间较长。 间接测量法即不解体测量法，包括碳平衡法、超声波法（测体积流量）、燃油喷射量累积法等。 （ 1）碳平衡法 通过发动机混合气燃烧前、后的碳 (C)质量守恒 ,得到汽车的燃油消耗量。基于物质守恒定律。该方法只要测得排气 (或稀释排气 ) 中含 C 成分 (主要是 和排气 (或稀释排气 )的流量 ,就可得到排气中总的 C 质量；燃烧前的 C 质量主要来源于燃料 ,同时考虑参与燃烧的空气 (或用于稀释的空气 )含有的 C。因此 ,只要测量 (稀释 ) 排气的流量和含 C 成 分的浓度以及空气中的含 C 成分浓度 ,就可实现汽车和发动机不解体燃油消耗量的测量 ,解决直接测量法存在的弊端。 （ 2）超声波法（测体积流量） 当超声波在流动的媒质中传播时，超声波速度与静止媒质的传播速度有所不同，其变化值与媒质流速有关。因此根据超声波速度的变化即可求出媒质流速。 （ 3） 燃油喷射量累积法 根据电控喷射发动机的特性及原理，汽车耗油量与喷油器的开启时间成正比，直接通过采集喷油器的控制脉冲宽度（即喷油时间），找出耗油量和控制信号脉宽之间的关系，只需测量控制信号脉宽就可以计算出相应的耗油量及耗油率。 由于间接测量法的设备昂贵、体积庞大、无法移动、对测试环境要求高、取样口需要与排气管密封连接 ,很难普及应用等缺点，应积极对传统的直接测量法改进，基于已被广泛应用的容积法去改善其 安装和测量过程。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 基本内容： （ 1）介绍 基于容积法的汽车油耗检测 技术理论；分析汽车油耗不同检测方法的特点； （ 2）确定 基于容积法的汽车油耗检测 的控制原理；建立汽车油耗检测的数学模型； （ 3）进行汽车油耗快速检测仪器的硬件选择与设计、系统控制电路设计； （ 4）根据仪器功能要求和油耗检测数学 模型等进行软件系统设计，选择语言编写控制程序。 拟解决的主要问题： （ 1）设计仪器应能实现智能化油耗检测； （ 2）测试范围要广（汽油车、柴油车；各种工况）； （ 3）测试精度要满足要求。 （ 4）进行试验验证。 纸， 明书全套毕业设计均有 三、技术路线（研究方法） 完成设计说明书 选择设计题目 调研分析所选题目 确定检测技术理论及特点 建立数学模型 进行仪器的硬件选择与设计 进行系统电路设计 进行系统设计 选择控制程序 纸， 明书全套毕业设计均有 四、进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 1、 2 周（ 2 月 28 日 3 月 13 日） （ 2）方案设计与分析、整理 第 3、 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日） （ 3）结构设计、计算与分析 第 5 7 周 （ 3 月 28 日 4 月 10 日） （ 4）完成绘图工作 第 8 10 周（ 4 月 11 日 5 月 8 日） （ 5）说明书撰写 第 11、 12 周（ 5 月 9 日 5 月 22 日） （ 6）校对、完善和打印 第 13、 14 周（ 5 月 23 日 6 月 5 日） （ 7）毕业设计审核、修改 第 15、 16 周（ 6 月 6 日 6 月 19 日） （ 8）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周 （ 6 月 20 日 6 月 26 日） 五、 参考文献 1贺新，王岐东，叶身斌 J然科学版） ，2007（ 01） ： 322付百学 ,胡胜海 J 2008（ 1） ：383凌建群 J2006（ 1）： 244原培新，孙丽娜，刘红梅 试方法研究 J 2006（ 11365周育峰 ,张浩然 J 2005,(01) . 6郑贺悦 ,陆红雨 ,戴春蓓 ,马杰 ,方茂东 J 2004,(03) . 7高继东 ,李孟良 ,王建海 ,马杰 ,高俊华 J 2005,(04) . 8凌建群 . 车用发动机匹配的动力性与经济性分析计算 J 2007,(02) . 9官建红 ,梁燕飞 ,章晓明 . 基于 汽车燃油经济性仿真与分 析 J然科学版 ), 2008,(02) . 10常绿 油经济性和平顺性虚拟试验技术研究 D 2007 . 11高磊 D 2007 . 12王波 D 2006 . 纸， 明书全套毕业设计均有 13张卫华 ,王炜 ,牛学勤 ,胡刚 J 2003,(03). 14章后忠 ,潘玉利 ,程珊