CN102155962B - 一种精确测量汽车瞬时油耗值的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车精确瞬时油耗测量系统和方法，其特征在于，所述系统还包含以下模块：空气流量计，用于高精度地测量瞬时稀释空气的体积V1；排放分析仪，用于实时取样测量瞬时稀释空气浓度ρi1和混合气的浓度ρI2；底盘测功机，用于测量汽车瞬时距离d；主控设备，用于读取系统测量得到的瞬时稀释空气的体积和浓度、混合气的体积和浓度，以及瞬时距离，并根据上述体积差和浓度差以及瞬时距离，计算汽车瞬时排气中的污染物排气质量Mi，再由碳元素守恒转化成燃料的质量，最后除以燃料的密度D，可精确得出汽车瞬时燃料消耗量FCi。
Description
技术领域
本发明属于汽车油耗测量技术领域，涉及一种精确测量汽车瞬时油耗的系统和方法，适用于汽油机和柴油机汽车的燃料消耗量计算。
背景技术
随着汽车技术的发展，日益严峻的环境恶化压力和石油枯竭危机，人们对汽车的燃油消耗量越来越关注。精确的汽车燃油消耗量数据，对于汽车发动机技术的研究和故障的判断，都具有举足轻重的作用。
目前在汽车企业中广泛采用的是底盘测功机碳平衡法油耗试验，采用定容取样系统，但是仅能测量瞬时混合气的体积，利用排放分析仪和底盘测功机得出汽车城市工况和城郊工况的平均油耗值，不能准确测量瞬时油耗值。为解决此问题，本行业需要一种新型汽车瞬时油耗测量方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的通过实时高精度地计算测量瞬时稀释空气的体积和浓度，以及混合气的体积和浓度，结合瞬时距离，计算汽车瞬时排气中的污染物排气质量，根据碳守恒，精确计算燃油消耗量。所述技术方案如下：
一种汽车精确瞬时油耗测量系统，包含传统的排放定容取样系统，其特征在于，所述系统还包含以下模块：空气流量计，用于高精度地测量瞬时稀释空气的体积V1；排放分析仪，用于实时取样测量瞬时稀释空气浓度ρi1和混合气的浓度ρi2；底盘测功机，用于测量汽车瞬时距离d；主控设备，用于读取系统测量得到的瞬时稀释空气的体积和浓度、混合气的体积和浓度，以及瞬时距离，并根据上述体积差和浓度差以及瞬时距离，计算汽车瞬时排气中的污染物排气质量Mi，再由碳元素守恒转化成燃料的质量，最后除以燃料的密度D，可精确得出汽车瞬时燃料消耗量FCi；其中定流量抽气装置、容积测量装置时时记录所述混合气体积V2。
优选地，所述汽车精确瞬时油耗测量系统还包括混合室，汽车排气和流经空气流量计的稀释空气在混合室内均匀混合。
优选地，所述汽车精确瞬时油耗测量系统还包括混合气温度、压力控制装置，用于调节混合室排出的混合气体。
优选地，所述汽车精确瞬时油耗测量系统还包括定流量抽气装置、容积测量装置，用于接收混合气温度、压力控制装置排出的混合气体，测量混合气体的体积V2，并将气体排入大气中。
优选地，排放分析仪分别通过安装在空气流量计后的采样探头和安装在抽气装置、容积测量装置后的采样探头，实时采集稀释空气的浓度ρi1和混合气的浓度ρi2。
优选地，主控设备根据下述公式计算出汽车瞬时排气的污染物排气质量Mi，Mi＝V×ρi/d；式中：Mi为污染物HC、CO和CO2的排放质量，单位是g/km，i＝HC，CO，CO2；ρi＝ρi2-ρi1；V＝V2-V1。
优选地，主控设备根据下述公式计算出瞬时燃料消耗量：
对于装汽油机的车辆：FC1＝0.1154×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D；
对于装柴油机的车辆：FC2＝0.1155×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D。
一种汽车精确瞬时油耗测量方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：高精度地测量瞬时稀释空气的体积V1和混合气体体积V2；实时取样测量瞬时稀释空气浓度ρi1和混合气的浓度ρi2；测量汽车瞬时距离d；读取系统测量得到的瞬时稀释空气的体积和浓度、混合气的体积和浓度，以及瞬时距离，并根据上述体积差和浓度差以及瞬时距离，计算汽车瞬时排气中的污染物排气质量Mi，再由碳元素守恒转化成燃料的质量，最后除以燃料的密度D，可精确得出汽车瞬时燃料消耗量FCi。
附图说明
图1是本发明所述汽车精确瞬时油耗测量系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
精确测量汽车每秒钟的(每秒钟以下略称为瞬时)油耗系统，其主要是通过测量瞬时的稀释空气的体积和浓度，结合排放定容取样系统测量的瞬时混合气的体积和浓度，两者的体积差和浓度差即为汽车排放瞬时体积V和瞬时浓度ρ，记录底盘测功机瞬时距离d，根据公式：M＝V×ρ/d，计算出瞬时汽车排气中含碳元素的气体排放量，再由碳元素守恒转化成燃料的质量，最后除以燃料的密度D，可精确得出汽车瞬时燃料消耗量(体积)，为研究汽车发动机燃烧和ECU标定提供精确的测量结果。
如附图1所示，本系统在传统的排放定容取样系统进气通道上增加一个高精度的空气流量计(测量瞬时稀释空气的体积)，一套时时取样的排放分析仪(测量瞬时稀释空气和混合气的浓度)，一套主控设备(读取体积，浓度和距离，并根据公式计算出瞬时燃料消耗量)。
汽车排气和流经空气流量计的稀释空气在混合室内均匀混合，经混合气温度、压力控制装置调节后，到定流量抽气装置、容积测量装置排入大气中；其中空气流量计时时记录稀释空气的体积V1，抽气装置容积、测量装置时时记录混合气体积V2，由主控设备计算两者之差V＝V2-V1，即为汽车瞬时排气体积。
排放分析仪则分别通过安装在空气流量计后的采样探头和安装在抽气装置、容积测量装置后的采样探头，实时采集稀释空气的浓度ρi1和混合气的浓度ρi2，由主控设备计算两者之差ρi＝ρi2-ρi1，即为汽车瞬时排气浓度，其中i表示含碳元素HC、CO和CO2的代号。
主控设备根据公式(1)计算出汽车瞬时排气的排放量，
Mi＝V×ρi/d (1)
式中：
Mi＝污染物HC、CO和CO2的排放质量，g/km.，i＝HC，CO，CO2；
d＝车辆按运转循环试验时所行驶的实际距离，km；
再根据GB 19233-2008公式计算燃料消耗量，以L/100km表示：
(1)对于装汽油机的车辆：
FC1＝0.1154×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D
(2)对于装柴油机的车辆：
FC2＝0.1155×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D
式中：
FCi-每秒燃料消耗量，单位为升每100千米(L/100km)，i＝1，2；
MHC-测得的每秒碳氢排放量，单位为克每千米(g/km)；
MCO-测得的每秒一氧化碳排放量，单位为克每千米(g/km)；
MCO2-测得的每秒二氧化碳排放量，单位为克每千米(g/km)；
0.866-为碳氢化合物(HC)以碳(C)当量表示：
汽油C1H1.85中C＝12/(12+1.85)≈0.866；
柴油C1H1.86中C＝12/(12+1.86)≈0.866；
0.429-为一氧化碳(CO)以碳(C)当量表示：C＝12/(12+16)≈0.429；
0.273-为二氧化碳(CO2)以碳(C)当量表示：C＝12/(12+32)≈0.273；
0.1154-为碳(C)转换为汽油C1H1.85＝(12+1.85)/12≈0.1154；
0.1155-为碳(C)转换为柴油C1H1.86＝(12+1.86)/12≈0.1155；
本发明的优点是：
本发明披露的技术可以简单、精确地计算汽车瞬时燃油消耗，从而更好地分析汽车油耗情况，为整车的研发提供便利和数据支持。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种汽车精确瞬时油耗测量系统，包含传统的排放定容取样系统，其特征在于，所述系统还包含以下模块：
空气流量计，用于高精度地测量瞬时稀释空气的体积V1；
排放分析仪，用于实时取样测量瞬时稀释空气浓度ρi1和混合气的浓度ρi2；
底盘测功机，用于测量汽车瞬时距离d；
主控设备，用于读取系统测量得到的瞬时稀释空气的体积和浓度、混合气的体积和浓度，以及瞬时距离，并根据上述体积差和浓度差以及瞬时距离，计算汽车瞬时排气中的污染物排气质量Mi，再由碳元素守恒转化成燃料的质量，最后除以燃料的密度D，可精确得出汽车瞬时燃料消耗量FCi；其中定流量抽气装置、容积测量装置时时记录所述混合气体积V2。
2.如权利要求1所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：所述汽车精确瞬时油耗测量系统还包括混合室，汽车排气和流经空气流量计的稀释空气在混合室内均匀混合。
3.如权利要求2所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：所述汽车精确瞬时油耗测量系统还包括混合气温度、压力控制装置，用于调节混合室排出的混合气体。
4.如权利要求3所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：所述汽车精确瞬时油耗测量系统还包括定流量抽气装置、容积测量装置，用于接收混合气温度、压力控制装置排出的混合气体，测量混合气体的体积V2，并将气体排入大气中。
5.如权利要求4所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：排放分析仪分别通过安装在空气流量计后的采样探头和安装在抽气装置、容积测量装置后的采样探头，实时采集稀释空气的浓度ρi1和混合气的浓度ρi2。
6.如权利要求1-5所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：主控设备根据下述公式计算出汽车瞬时排气的污染物排气质量Mi，
Mi＝V×ρi/d
式中：
Mi为污染物HC、CO和CO2的排放质量，单位是g/km，i＝HC，CO，CO2；
ρi＝ρi2-ρi1；
V＝V2-V1。
7.如权利要求1-5所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：主控设备根据下述公式计算出瞬时燃料消耗量：
对于装汽油机的车辆：
FC1＝0.1154×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D；
对于装柴油机的车辆：
FC2＝0.1155×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D；
式中：
FCi-每秒燃料消耗量，单位为升每100千米(L/100km)，i＝1，2；
MHC-测得的每秒碳氢排放量，单位为克每千米(g/km)；
MCO-测得的每秒一氧化碳排放量，单位为克每千米(g/km)；
MCO2-测得的每秒二氧化碳排放量，单位为克每千米(g/km)。
8.如权利要求6所述的汽车精确瞬时油耗测量系统，其特征在于：主控设备根据下述公式计算出瞬时燃料消耗量：
对于装汽油机的车辆：
FC1＝0.1154×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D；
对于装柴油机的车辆：
FC2＝0.1155×[(0.866×MHC)+(0.429×MCO)+(0.273×MCO2)]/D；
式中：
FCi-每秒燃料消耗量，单位为升每100千米(L/100km)，i＝1，2；
MHC-测得的每秒碳氢排放量，单位为克每千米(g/km)；
MCO-测得的每秒一氧化碳排放量，单位为克每千米(g/km)；
MCO2-测得的每秒二氧化碳排放量，单位为克每千米(g/km)。
9.一种汽车精确瞬时油耗测量方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
高精度地测量瞬时稀释空气的体积V1和混合气体体积V2；
实时取样测量瞬时稀释空气浓度ρi1和混合气的浓度ρi2；
测量汽车瞬时距离d；
读取系统测量得到的瞬时稀释空气的体积和浓度、混合气的体积和浓度，以及瞬时距离，并根据上述体积差和浓度差以及瞬时距离，计算汽车瞬时排气中的污染物排气质量Mi，再由碳元素守恒转化成燃料的质量，最后除以燃料的密度D，可精确得出汽车瞬时燃料消耗量FCi。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |