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基于容积法的汽车油耗检测仪器设计,基于,容积,汽车,油耗,检测,仪器,设计
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毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 基于容积法的汽车油耗检测仪器设计院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程07-4 学 生 姓 名: 赵天博 导 师 姓 名: 付百学 开 题 时 间: 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义；2. 文献综述（课题研究现状及分析）；3. 基本内容、拟解决的主要问题；4. 技术路线或研究方法；5. 进度安排；6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 毕业设计（论文）开题报告学生姓名赵天博系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程074指导教师姓名付百学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40,837.5万吨，仅次于美国，预计2010年将达到4.27亿吨。2009年中国石油净进口量21,888.5万吨，石油进口依存度达到53.6%。同时，中国汽车工业发展迅速，2009年中国汽车产销分别为1379.10万辆和1364.48万辆, 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3.05亿吨，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，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2.文献综述（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FP-214 型活塞式流量传感器，最低采样时间为0.ls，最小油量分辨率为lml，传感器量程为0.3120L/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0.051200L/min 的液体流量，在标定条件下，精度可达0.5%，响应时间210ms。中小功率汽油机燃油流量小，一般在103000mL/min，超出涡流流量计下限，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Pierburg 仪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200ms，精度可达0.l%。奥地利的AVL公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0150kg/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200ms。现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。1.直接测量法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)；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。 2.间接测量法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CO2、CO、HC) 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。三、技术路线（研究方法） 选择控制程序 进行系统设计 进行系统电路设计进行仪器的硬件选择与设计 建立数学模型 调研分析所选题目确定检测技术理论及特点 选择设计题目 完成设计说明书 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57周 （3月28日4月10日）（4）完成绘图工作 第810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.汽车油耗的测量与计算研究及其进展J.北京工商大学学报（自然科学版），2007（01）：32-37.2付百学,胡胜海.汽车油耗测试系统数学模型的建立与应用研究J.测试技术学报，2008（1）：38-43.3凌建群.载重车油耗计算方法与分析J.柴油机设计与制造，2006（1）：24-27.4原培新，孙丽娜，刘红梅.汽车不解体油耗分析仪测试方法研究J.仪器仪表学报，2006（S2）：1136-1139.5周育峰,张浩然.路面表面特性与汽车油耗关系研究J.公路, 2005,(01) . 6郑贺悦,陆红雨,戴春蓓,马杰,方茂东.实验室内车辆油耗测量影响因素研究J.汽车工程, 2004,(03) . 7高继东,李孟良,王建海,马杰,高俊华.轻型汽车燃油经济性测试方法的相关性研究J.汽车工程, 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.柴油机设计与制造, 2007,(02) . 9官建红,梁燕飞,章晓明. 基于PROSIMS的汽车燃油经济性仿真与分析J.佛山科学技术学院学报(自然科学版), 2008,(02) . 10常绿.矿用自卸汽车动力性、燃油经济性和平顺性虚拟试验技术研究D.吉林大学, 2007 . 11高磊.基于城市道路工况的汽车燃油消耗模型研究D.吉林大学, 2007 . 12王波.碳平衡法测量汽油车燃油消耗量的试验研究D.长安大学, 2006 .13张卫华,王炜,牛学勤,胡刚.京石高速公路及其辅道汽车油耗比较分析J.公路交通科技, 2003,(03). 14章后忠,潘玉利,程珊珊,程正亮.建立四类代表车型的理论油耗模型J.华东公路, 2002,(06) . 15贾洪飞,隽志才,张枭雄,倪安宁.高速公路后评价油耗指标的确定与对比J.吉林大学学报(工学版),2004,(02).16凌建群.载重车油耗计算方法及分析J.柴油机设计与制造, 2006,(01) .17刘军，姚健,高建立等.汽车燃油消耗量快速测量系统研究J.汽车技术，2008(4)：34-3818杜灿谊，冯德军.基于虚拟仪器的汽车油耗测试仪的研制J.汽车科技，2008（4）：50-53.19YE Sheng,XU Xiao-ming.Research and design of a new I.C.engine instantaneous-fuel-consumption meterC.Hong Kong:The In
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