CN102620788A - 轻型汽车燃油经济性实验用测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，针对现在燃油测量仪仅能测量瞬时油耗或百公里油耗，无法实现在道路上按法规要求进行实车经济性测试，只能将汽车置于模拟底盘转鼓测功机上进行测试，本发明提供了一种轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，主要由油耗仪、单片机、接口芯片、控制面板、显示器、车速传感器、主流量传感器、副流量传感器、前进各挡位传感器、A/D转换器、电路等组成，可按预先存入单片机中的循环工况的路谱图或等速工况要求进行油耗测试，反映真实路况和实车状况，能够显示和输出当前瞬时油耗、百公里油耗和存储总量油耗，具有断电后数据不丢失通电后数据顺延累计，安装和随车测试携带方便、安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻型汽车燃油经济性实验用测试仪。
背景技术
目前，对于汽车燃油经济性测量主要随车的车载记录或把被测的汽车置于模拟工况的底盘测功机上进行测量，现有的随车的车载记录不能按国家标准要求进行燃油经济性的循环工况和等速油耗的测量，国家标准《轻型汽车燃料消耗量试验方法》(GB/T19233-2008)和《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB/T18352.3-2005)规定循环工况燃油经济性主要包括城市市区工况UDC、城市市郊工况EUDC、城市郊区综合工况NEDC等三种循环工况的百公里燃油消耗，汽车的装载质量为满载或空载；等速油耗燃油经济性主要测量2挡20km/h、3挡40km/h、4挡50km/h、5挡60km/h、5挡90km/h、5挡120km/h等六种等速工况的百公里燃油消耗；即使能测循环工况燃油经济性和等速油耗也是把被测的汽车置于模拟工况的底盘测功机上进行测量，不能准确的反映出在真实路况上和实际车况的油耗，所采集燃油经济性的数据与实际还是有一定出入的，不利用于汽车的研发及管理和使用，而且采用专用底盘转鼓测功机和专用微机及软件下测量，价格昂贵，成本过高，不能随车测量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有燃油测量仪以上所述的缺点及不足，提供一种保证产品质量，并能够保证不影响燃油正常供应，防震抗干扰，克服现有燃油测量仪功能单一的缺点，同时测试结果也能进一步验证汽车性能分析软件如CRUISE软件等所建立的汽车理论模型和仿真结果的正确性，为汽车企业开发提供一定参考；
本发明的目的是提供一种轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，由油耗仪、单片机、接口芯片、控制面板、显示器、车速传感器、主流量传感器、副流量传感器、标准通迅接口USB、A/D转换器、电路等组成，可按预先存入单片机中的循环工况的路谱图或等速要求进行油耗测试，能够显示和输出当前瞬时油耗、按工况测量油耗和存储总量油耗，可随车测量，反映真实路况和实车状况进行测量，具有断电后数据不丢失通电后数据顺延累计的功能，具有结构简单、安装方便、安全可靠、适用多车型、经济适用、随车测试携带方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，包括油耗仪(1)、单片机(2)、接口芯片(3)、打印机(4)、控制面板(5)、显示器(6)、非接触式光电车速传感器(7)、主流量传感器(8)、副流量传感器(9)、前进各挡位传感器(10)、标准通迅接口USB(11)、电源转换器(22)、A/D转换器、12V蓄电池、电路、壳体、连接阀、油管等组成，其特征在于：所述单片机(2)包括信号采集与处理电路、信号输出与处理电路、数据存储器、程序存储器、中央处理器、时钟设置电路、5V电源、内存、备用电池组成；所述油耗仪(1)与单片机(2)双向联接，油耗仪(1)采用双流量传感器接口，一个接口联接主流量传感器(8)，另一个接口联接副流量传感器(9)，主流量传感器(8)采用连接阀、油管、夹子联接在轻型汽油车发动机进油油路上，副流量传感器(9)采用连接阀、油管、夹子联接在轻型汽油车发动机回油油路上，油耗仪(1)的主流量传感器(8)与副流量传感器(9)采集流量信号以脉冲方式传给单片机(2)进行处理，主流量传感器(8)与副流量传感器(9)的联接方法有两种：第一种方法是当供燃油系统的燃油压力调节器安装到燃油分配歧管末端需要同时安装主流量传感器(8)与副流量传感器(9)两种流量传感器检测进油流量和回油流量，并将信号送给单片机(2)进行处理，通过计算进油油路(21)的主流量传感器(8)与回油油路(20)的副流量传感器(9)两者流量差值得到最后的油耗量，第二种方法是当供燃油系统的燃油压力调节器安装到油泵上时仅需要安装一个主流量传感器(8)，不用安装副流量传感器(9)，检测进油流量，并将信号送给单片机(2)进行处理，进油流量即是最后的油耗量；所述的打印机(4)通过标准通迅接口、接口芯片(3)与单片机(2)双向联接；所述控制面板(5)通过接口芯片(3)与单片机(2)双向联接，控制面板(5)包括时钟、设置键、选择键、复位键、启动键、UDC工况键、EUDC工况键、NEDC工况键、2挡20km/h键、3挡40km/h键、4挡50km/h键、5挡60km/h键、5挡90km/h键、5挡120km/h键、电路板、壳体组成，控制面板(5)的各键通过单片机(2)与显示器(6)信号连接，UDC工况键、EUDC工况键、NEDC工况键三种键的功能是选择循环工况测试百公里油耗，2挡20km/h键、3挡40km/h键、4 挡50km/h键、5挡60km/h键、5挡90km/h键、5挡120km/h键等六种键的功能是选择等速油耗工况测试百公里油耗；所述显示器(6)通过接口芯片(3)、A/D转换器及标准通迅接口与单片机(2)相联接；所述电源转换器(22)由+12V转换为+5V电压转换电路、+12V转换为±8V电压转换电路等组成，主流量传感器(8)、副流量传感器(9)和单片机(2)供电都需要+5V，采用正电压输出元件LM7808实现+12V转换为+5V电压转换电路，而非接触式光电车速传感器(7)的电源由照明灯电源和信号发生电源两部分组成，非接触式光电车速传感器(7)的照明灯电源需要+12V由12V蓄电池提供供电，而非接触式光电车速传感器(7)的信号发生的电源要求±8V，采用SR12D12/100模块电源、正电压输出元件LM7808和负电压输出元件LM7908三元件组成稳压电源实现12V的电压转换为±8V电压转换电路；所述单片机(2)分别可按预先存入单片机(2)中的城市市区工况UDC、城市市郊工况EUDC、城市郊区综合工况NEDC等三种循环工况及2挡20km/h、3挡40km/h、4挡50km/h、5挡60km/h、5挡90km/h、5挡120km/h等六种等速工况建立车速与时间数库表，在通过控制面板(5)所对应各个键进行选择，在显示器(6)上通过采用蓝色线表示理论车速与时间表的路谱图，蓝色字显示当前需要挡位及在空挡要预备换挡的挡位，给驾驶员提示用，而实际车速与时间通过非接触式光电车速传感器(7)采集的数据存在单片机(2)的数据存储器并处理，实际车的挡位通过前进各挡位传感器(10)采集并存在单片机(2)的数据存储器并处理，并通过显示器(6)用黑色线表示实际车速与时间表及当前所在挡位，实际车速与理论车速偏差不能大于5％，允许的车速偏差用虚线表示出来，实时显示实际车速路谱图与理论车速路谱图的对比情况，给驾驶员开车提示用；所述的非接触式光电车速传感器(7)为光电传感器，信号输出的是正弦波，测速范围0.5～250km/h，重复精度0.1％，距离测量误差优于0.3％满足车速测量精度。
所述轻型汽车燃油经济性实验用测试仪的检测方法，具体包括以下步骤：
(1)所述控制面板(5)选择要测试的一种循环工况或等速工况，进行燃油经济性测试，单片机(2)通过非接触式光电车速传感器(7)测量所述汽车的车速和通过前进各挡位传感器(10)测量所述汽车的当前挡位进行处理；
(2)所述单片机(2)控制油耗仪(1)、非接触式光电车速传感器(7)、主流量传感器(8)、副流量传感器(9)、前进各挡位传感器(10)等测量，信号传给单片机(2)存储并处理显示理论工况路谱图与所测实车工况曲线进行对比，并通过油耗仪(1)和非接触式光电车速传感器(7)所测量数据进行百公里油耗的计算并在显示器(6)和打印机(4)进行显示与输出，也可通过标准通迅接口USB(11)进行输出；
(3)每种工况的测试结果至少要重复2次并计算其平均值作为每种工况的实际百公里油耗。
附图说明
图1是本发明的组成结构示意图。
图2是本发明的流量传感器的联接结构示意图(其中，图2-1是燃油压力调节器安装到燃油分配歧管末端安装2种流量传感器的结构示意图，图2-2是燃油压力调节器安装到油泵上时安装1种主流量传感器的结构示意图)。
图3是本发明的电源转换器(22)的电路示意图(其中，图3-1是+12V转换为+5V电压转换电路示意图，图3-2是+12V转换为±8V电压转换电路示意图)。
图4是本发明的循环工况路谱图的示意图(其中，图4-1是NEDC和UDC工况路谱图的示意图，图4-2是EUDC工况路谱图的示意图)。
1-油耗仪、2-单片机、3-接口芯片、4-打印机、5-控制面板、6-显示器、7-非接触式光电车速传感器、8-主流量传感器、9-副流量传感器、10-前进各挡位传感器、11-标准通迅接口USB、12-汽油箱、13-汽油泵、14-滤清器、15-燃油分配歧管、16-喷油器、17-发动机、18-联接发动机的真空管、19-燃油压力调节器、20-回油油路、21-进油油路、22-电压换转器。
具体实施方式
本技术方案还可以通过以下技术措施来实现并下面结合附图对本发明作进一步的描述：
图1给出了本发明的组成结构主视图，主要由油耗仪(1)、单片机(2)、接口芯片(3)、打印机(4)、控制面板(5)、显示器(6)、非接触式光电车速传感器(7)、主流量传感器(8)、副流量传感器(9)、前进各挡位传感 器(10)、标准通迅接口USB(11)、电源转换器(22)、A/D转换器、输入电路、电源、壳体、连接阀、油管等组成，其特征在于：单片机(2)采用89C51作为主芯片，包括信号采集与处理电路、信号输出与处理电路、数据存储器、程序存储器、中央处理器、时钟设置电路、5V电源、内存、数字电路电压调整器、模拟电路电压调整器组成；油耗仪(1)与单片机(2)双向联接，油耗仪(1)采用双流量传感器接口，一个接口联接主流量传感器(8)，另一个接口联接副流量传感器(9)，总油耗等于主流量传感器(8)所测得油耗减去副流量传感器(9)所测得油耗，主流量传感器(8)采用连接阀、油管、夹子联接在轻型汽油车发动机进油油路上，副流量传感器(9)采用连接阀、油管、夹子联接在轻型汽油车发动机回油油路上；打印机(4)通过标准通迅接口、接口芯片(3)与单片机(2)双向联接；控制面板(5)通过接口芯片(3)与单片机(2)双向联接，控制面板(5)是设置选择机构包括时钟、设置键、选择键、复位键、启动键、UDC工况键、EUDC工况键、NEDC工况键、2挡20km/h键、3挡40km/h键、4挡50km/h键、5挡60km/h键、5挡90km/h键、5挡120km/h键、电路板、壳体组成，控制面板(5)的各键通过单片机(2)与显示器(6)信号连接；所述的显示器(6)通过接口芯片(3)、A/D转换器及标准通迅接口与单片机(2)相联接，采用蓝色线表示理论车速与时间表的路谱图及显示当前需要挡位及在空挡要预备换挡的挡位，给驾驶员提示，用黑色线现在实际车速与时间表及当前所在挡位，实际车速与理论车速误差不能大于5％；所述的非接触式光电车速传感器(7)的测速范围0.5～250km/h，重复精度0.1％，距离测量误差优于0.3％满足车速测量精度。
图2是本发明的流量传感器的联接结构示意图(其中，图2-1的燃油压力调节器安装到燃油分配歧管末端安装2种流量传感器的结构示意图，图2-2是燃油压力调节器安装到油泵上时安装1种主流量传感器的结构示意图)，主要由主流量传感器(8)、副流量传感器(9)、汽油箱(12)、汽油泵(13)、滤清器(14)、燃油分配歧管(15)、喷油器(16)、发动机(17)、联接发动机进气的真空管(18)、燃油压力调节器(19)、回油油路(20)、进油油路(21)组成，燃油压力调节器安装到燃油分配歧管末端时需要安装2种流量传感器，在供油系统的进油油路(21)上安装一个主流量传感器(8)，在供油系统的回油油路(20)安装一个副流量传感器(9)见图2-1，检测进油流量和回油流量，并将信号送给单片机(2)进行处理，通过计算进油油路(21)的主流量传感器(8)与回油油路(20)的副流量传感器(9)两者流量差值得到最后的油耗量。燃油压力调节器安装到油泵上时仅采用一个主流量传感器(8)，不用安装副流量传感器(9)，并将主流量传感器(8)安装在供油系统的进油油路(21)上见图2-2，检测进油流量，并将信号送给单片机(2)进行处理，进油流量即是最后的油耗量。
图3是本发明的电源转换器(22)的电路示意图(其中，图3-1是+12V转换为+5V电压转换电路示意图，图3-2是+12V转换为±8V电压转换电路示意图)，主要由+12V转换为+5V电压转换电路、+12V转换为±8V电压转换电路、12V蓄电池等组成，由于汽车蓄电池持续供电是+12V，而主流量传感器(8)、副流量传感器(9)和单片机(2)供电都需要+5V，用正电压输出元件LM7808实现了+12V转换为+5V电压转换的电路，而非接触式光电车速传感器(7)的电源由照明灯电源和信号发生电源两部分组成，照明灯电源需要+12V可用汽车蓄电池持续供电，而信号发生电源要求±8V输入见图3-1，用主要元件SR12D12/100模块电源将+12V电压转换为±12V后，再通过正电压输出元件LM7808和负电压输出元件LM7908集成稳压电源组成的输入端、输出端和公共端三个引出端将驱动电压为±12V电压转换成±8V电压见图3-2。
图4是本发明的循环工况路谱图的示意图(其中，图4-1是NEDC和UDC工况路谱图的示意图，图4-2是EUDC工况路谱图的示意图)。根据国家标准《轻型汽车燃料消耗量试验方法》(GB/T19233-2008)和《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB/T18352.3-2005)规定轻型汽车的循环工况主要有三种：城市市区工况UDC、城市市郊工况EUDC、城市郊区综合工况NEDC，并在单片机里建立了相应的理论数据库表并用蓝色线在显示器中显示三种循环工况的路谱图，一个NEDC包括4个UDC和1个EUDC；UDC工况行驶里程为1.013km、运行时间为195s、平均速度为18.7km/h，最高速度为50km/h如图4-1所示；EUDC工况行驶里程为6.955km、运行时间为400s、平均速度为62.6km/h、最高速度为120km/h如图4-2所示；NEDC工况行驶里程为11.007km、运行时间为1180s、平均速度为33.58km/h、最高速度为120km/h，如图4-1所示。
Claims (7)
1.一种轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，包括油耗仪(1)、单片机(2)、接口芯片(3)、打印机(4)、控制面板(5)、显示器(6)、非接触式光电车速传感器(7)、主流量传感器(8)、副流量传感器(9)、前进各挡位传感器(10)、标准通迅接口USB(11)、电源转换器(22)、A/D转换器、12V蓄电池、电路、壳体、连接阀、油管等组成，其特征在于：所述单片机(2)包括信号采集与处理电路、信号输出与处理电路、数据存储器、程序存储器、中央处理器、时钟设置电路、5V电源、内存、备用电池等组成；所述油耗仪(1)与单片机(2)双向联接，油耗仪(1)采用双流量传感器接口，一个接口联接主流量传感器(8)，另一个接口联接副流量传感器(9)，主流量传感器(8)采用连接阀、油管、夹子联接在轻型汽车发动机进油油路上，副流量传感器(9)采用连接阀、油管、夹子联接在轻型汽车发动机回油油路上；所述打印机(4)通过标准通迅接口、接口芯片(3)与单片机(2)双向联接；所述控制面板(5)通过接口芯片(3)与单片机(2)双向联接；所述显示器(6)通过接口芯片(3)、A/D转换器与单片机(2)相联接。
2.根据权利要求1所述的轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，其特征在于：所述控制面板(5)包括时钟、设置键、复位键、启动键、输出键、UDC工况键、EUDC工况键、NEDC工况键、2挡20km/h键、3挡40km/h键、4挡50km/h键、5挡60km/h键、5挡90km/h键、5挡120km/h键、电路板、壳体组成，控制面板(5)的各键通过单片机(2)与显示器(6)信号连接，UDC工况键、EUDC工况键、NEDC工况键三种键的功能是选择循环工况测试百公里油耗，2挡20km/h键、3挡40km/h键、4挡50km/h键、5挡60km/h键、5挡90km/h键、5挡120km/h键等六种键的功能是选择等速油耗工况测试百公里油耗。
3.根据权利要求1所述的轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，其特征在于：所述电源转换器(22)由+12V转换为+5V电压转换电路、+12V转换为±8V电压转换电路等组成，主流量传感器(8)、副流量传感器(9)和单片机(2)供电都需要+5V，采用正电压输出元件LM7808实现+12V转换为+5V电压转换电路，而非接触式光电车速传感器(7)的电源由照明灯电源和信号发生电源两部分组成，非接触式光电车速传感器(7)的照明灯电源需用+12V由12V蓄电池提供供电，而非接触式光电车速传感器(7)的信号发生的电源要求±8V，采用SR12D12/100模块电源、正电压输出元件LM7808和负电压输出元件LM7908三元件组成稳压电源实现12V的电压转换为±8V电压转换电路。
4.根据权利要求1所述的轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，其特征在于：所述油耗仪(1)的主流量传感器(8)与副流量传感器(9)采集流量信号以脉冲方式传给单片机(2)进行处理，主流量传感器(8)与副流量传感器(9)的联接方法有两种：第一种方法是当供燃油系统的燃油压力调节器安装到燃油分配歧管末端需要同时安装主流量传感器(8)与副流量传感器(9)两种流量传感器检测进油流量和回油流量，并将信号送给单片机(2)进行处理，通过计算进油油路(21)的主流量传感器(8)与回油油路(20)的副流量传感器(9)两者流量差值得到最后的油耗量，第二种方法是当供燃油系统的燃油压力调节器安装到油泵上时仅需要安装一个主流量传感器(8)，不用安装副流量传感器(9)，检测进油流量，并将信号送给单片机(2)进行处理，进油流量即是最后的油耗量。
5.根据权利要求1或2所述的轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，其特征在于：所述单片机(2)分别可按预先存入单片机(2)中的城市市区工况UDC、城市市郊工况EUDC、城市郊区综合工况NEDC等三种循环工况及2挡20km/h、3挡40km/h、4挡50km/h、5挡60km/h、5挡90km/h、5挡120km/h等六种等速工况建立车速与时间数库表，在通过控制面板(5)所对应各个键进行选择，在显示器(6)上通过采用蓝色线表示理论车速与时间表的路谱图，蓝色字显示当前需要挡位及在空挡要预备换挡的挡位，给驾驶员提示用，而实际车速与时间通过非接触式光电车速传感器(7)采集的数据存在单片机(2)的数据存储器并处理，实际车的挡位通过前进各挡位传感器(10)采集并存在单片机(2)的数据存储器并处理，并通过显示器(6)用黑色线表示实际车速与时间表及当前所在挡位，实际车速与理论车速偏差不能大于5％，允许的车速偏差用虚线表示出来，实时显示实际车速路谱图与理论车速路谱图的对比情况，给驾驶员开车提示用。
6.根据权利要求1所述的轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，其特征在于：所述的非接触式光电车速传感器(7)为光电传感器，信号输出的是正弦波，测速范围0.5～250km/h，重复精度0.1％，距离测量误差优于0.3％满足车速测量精度。
7.根据权利要求1或2或5所述的轻型汽车燃油经济性实验用测试仪，其特征在于：所述轻型汽车燃油经济性实验用测试仪的检测方法，具体包括以下步骤：
(1)所述控制面板(5)选择要测试的一种循环工况或等速工况，进行燃油经济性测试，单片机(2)通过非接触式光电车速传感器(7)测量所述汽车的车速和通过前进各挡位传感器(10)测量所述汽车的当前挡位进行处理；
(2)所述单片机(2)控制油耗仪(1)、非接触式光电车速传感器(7)、主流量传感器(8)、副流量传感器(9)、前进各挡位传感器(10)等测量，信号传给单片机(2)存储并处理显示理论工况路谱图与所测实车工况曲线进行对比，并通过油耗仪(1)和非接触式光电车速传感器(7)所测量数据进行百公里油耗的计算并在显示器(6)和打印机(4)进行显示与输出，也可通过标准通迅接口USB(11)进行输出；
(3)每种工况的测试结果至少要重复2次并计算其平均值作为每种工况的实际百公里油耗。
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