CN104266703A - 柴油机燃油消耗多功能测量仪 - Google Patents

Abstract

一种柴油机燃油消耗多功能测量仪，燃油从日用油柜通过第一流量计进入主机，进入主机的燃油中的一部分成为回油返回到主机的进油管，另一部分喷入主机气缸燃烧消耗，又一部分成为泄漏油，通过增压泵的伞形装置泄漏到泄油柜，形成燃油通过流量计的测量回路，FCM10A油耗仪接受流量计测量的流量脉冲信号，同时接受主机通过测功器传输来的包括功率、转速和扭矩在内的电信号，再将所述流量脉冲信号和电信号传输到电脑，该电脑通过FCM10A软件实时计算并显示整个测量阶段柴油机燃油消耗量和燃油消耗率的变化情况，并且最后输出测量时间内柴油机的平均燃油消耗率。本发明可实现多种功能的测试，输出数据全面，无需二次处理，具有测试精确、操作便捷、硬件采购容易的优点。

Description

柴油机燃油消耗多功能测量仪

技术领域

本发明涉及柴油机性能的检测装置，特别涉及一种柴油机燃油消耗多功能测量仪，属于柴油机技术领域。

背景技术

燃油消耗率是柴油机的一项经济指标，其数值是柴油机车间性能调整的一项重要参考基准。现有技术柴油机燃油消耗的测量仪器，数据采集由质量流量计和单片机组成，单片机由CPU和数据处理软件集成，属于非标准模块；这种系统的测量前提是假定主机负荷不波动的情况下，手动输入测量当前的标准功率值；测量输出的数据没有减去燃油增压泵伞形装置的泄漏量，需二次计算。综合来讲，现有燃油油耗仪还存在以下缺点：

1)非标准的数据采集模块，硬件产量小，采购困难，售后服务不及时；

2)主机负荷波动对测量精度影响大；

3)测量过程中未计算燃油增压泵伞形装置的泄漏量，测量输出数据需二次计算；

4)测量模式固定，单流量计切换到双流量计模式下，需要重新设计；

5)未考虑环境条件的影响，输出结果需要后处理，修正到ISO条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多功能柴油机燃油消耗测量仪器，FCM10A燃油消耗多功能测量仪，下述简称FCM10A油耗仪。FCM10A油耗仪主要有硬件和软件两部分组成，硬件联合高精度的质量流量计，采用标准的数据采集模块，自动采集主机功率、转速和扭矩电信号，软件基于Labview平台开发，可对柴油机燃油消耗进行实时测量。FCM10A油耗仪的测量结果相比现有测量仪器，由于考虑到了主机泄油和功率波动，测量结果更加接近柴油机实际燃油消耗水平。该测量仪器可同时适用于单流量计和双流量计燃油消耗测量方法，测量结果可精确、直接地作为柴油机车间性能调整的参考指标，同时可作为柴油机运营服务阶段中维护保养的一个评判标准。

本发明所采用的技术方案是：

柴油机燃油消耗多功能测量仪对应的一种测量方法，其特征在于：在单流量测量方法基础上，FCM10A油耗仪接受第一流量计测量的流量脉冲信号，同时接受主机通过测功器传输来的包括功率、转速和扭矩在内的电信号，再将所述流量脉冲信号和电信号传输到电脑，该电脑通过FCM10A软件实时计算并显示整个测量阶段柴油机燃油消耗量和燃油消耗率的变化情况，并且最后输出测量时间内柴油机的平均燃油消耗率。

本发明的技术方案是：

一种采用上述测量仪对应实施的柴油机燃油消耗单流量计检测方法，其特征在于：所述检测方法为单流量计测量模式，其包括如下步骤：

1)连接第一流量计输出的流量脉冲信号至FCM10A油耗仪，连接测功器输出的包括功率、转速和扭矩在内的电信号至FCM10A油耗仪，连接FCM10A油耗仪输出的信号至电脑；

2)运行电脑中的FCM10A软件，按照需求选择测量模式(全功能模式下自动采集功率信号)、ISO修正(该选项下需选择修正公式和填写燃油信息)和单流量计，填写测量主机的信息，进入测量界面；

3)在测量界面选择和填写测量次数和测量时间，该测量时间为单次测量时间，若默认0，则为任意测量时间；

4)点击“开始测量”进行测量，测量界面显示瞬时燃油消耗率和燃油流量曲线，到达测量时间后，自动结束测量，若为任意时间测量，则点击“结束测量”来完成测量，所述瞬时燃油消耗率为未扣减泄油量的瞬时燃油消耗率，由下列公式算出：

未扣减泄油量的瞬时燃油消耗率＝瞬时燃油消耗质量流量÷瞬时主机功率；

5)由泄油柜之前的三通阀处称重测量泄油量，在电脑中输入泄油量、泄油时间、大气压力、进气温度和空冷器进水温度，点击“继续”保存数据，输出并显示由下列公式计算得到的平均燃油消耗率：

n次测量时间为预定固定时间——

b_e＝[(m₁÷t-m’÷t’)÷P₁+(m₂÷t-m’÷t’)÷P₂+…+(m_n÷t-m’÷t’)÷P_n]×3600÷n，

单次测量时间为任意时间——

b_e＝(m₁÷t-m’÷t’)×3600÷P₁，

式中，

b_e为平均燃油消耗率，单位为g/kWh；

m₁、m₂…m_n为第1、2…n次测量进油燃油质量，单位为g；

m’为泄漏油测量时间内的泄漏油质量，单位为g；

t为单次测量时间，单位为s；

t’为泄漏油测量时间，单位为s；

P₁、P₂…P_n为第1、2…n次测量时间内功率平均值，单位为kW。

本发明的另一技术方案是：

柴油机燃油消耗多功能测量仪对应的另一种测量方法，其特征在于：在双流量测量方法基础上，FCM10A油耗仪接受第一流量计和第二流量计测量的流量脉冲信号，同时接受主机通过测功器传输来的包括功率、转速和扭矩在内的电信号，再将所述流量脉冲信号和电信号传输到电脑，该电脑通过FCM10A软件实时计算并显示整个测量阶段柴油机燃油消耗量和燃油消耗率的变化情况，并且最后输出测量时间内柴油机的平均燃油消耗率。

本发明的技术方案是：

一种采用上述测量仪对应实施的柴油机燃油消耗双流量计检测方法，其特征在于：所述检测方法为双流量计测量模式，其包括如下步骤：

1)连接第一流量计和第二流量计输出的流量脉冲信号至FCM10A油耗仪，连接测功器输出的包括功率、转速和扭矩在内的电信号至FCM10A油耗仪，连接FCM10A油耗仪输出的信号至电脑；

2)运行电脑中的FCM10A软件，按照需求选择测量模式(全功能模式下自动采集功率信号)、ISO修正(该选项下需选择修正公式和填写燃油信息)和双流量计，填写测量主机的信息，进入测量界面；

3)在测量界面选择和填写测量次数和测量时间，该测量时间为单次测量时间，若默认0，则为任意测量时间；

4)点击“开始测量”进行测量，测量界面显示瞬时燃油消耗率和燃油流量曲线，到达测量时间后，自动结束测量，若为任意时间测量，则点击“结束测量”来完成测量，所述瞬时燃油消耗率为已扣减泄油量的瞬时燃油消耗率，由下列公式算出：

已扣减泄油量的瞬时燃油消耗率＝(瞬时进油燃油消耗质量流量-瞬时回油燃油消耗质量流量)÷瞬时主机功率；

5)由泄油柜之前的三通阀处称重测量泄油量，在电脑中输入泄油量、泄油时间、大气压力、进气温度和空冷器进水温度，点击“继续”保存数据，输出并显示由下列公式计算得到的平均燃油消耗率：

n次测量时间为预定固定时间——

b_e＝[(m₁÷t-m₁’÷t-m’÷t’)÷P₁+(m₂÷t-m₂’÷t-m’÷t’)÷P₂+…+(m_n÷t-m_n’÷t-m’÷t’)÷P_n]×3600÷n，

单次测量时间为任意时间——

b_e＝(m₁÷t-m₁’÷t-m’÷t’)×3600÷P₁，

式中，

b_e为平均燃油消耗率，单位为g/kWh；

m₁、m₂…m_n为第1、2…n次测量进油燃油质量，单位为g；

m₁’、m₂’…m_n’——第1、2…n次测量回油燃油质量，单位为g；

m’为泄漏油测量时间内的泄漏油质量，单位为g；

t为单次测量时间，单位为s；

t’为泄漏油测量时间，单位为s；

P₁、P₂…P_n为第1、2…n次测量时间内功率平均值，单位为kW。

进一步地，所述的测功器是指，水力测功器、轴马力功率测量装置或其他功率测量装置。

与现有技术相比，本发明提高了燃油消耗的测量精度，具有硬件采购容易、操作更加便捷、输出数据更加丰富的优点，满足了各种不同的测量要求，具体如下：

1、采用同一套FCM10A油耗仪硬件设备，根据需求设置测量模式，可实现多种功能的测试：

1)单流量计测量或双流量计测量；

2)主机功率人工输入或主机功率自动采集；

3)简单测量数据报表输出或自动修正计算到ISO环境的数据报告输出。

2、FCM10A采用标准的数据采集模块加软件的油耗测量模式，因而软硬件采购容易、操作更加便捷。

3、本发明在测量过程中考虑扣减了主机燃油增压泵伞形装置的泄漏，输出数据无需二次处理。

4、FCM10A能够自动采集主机功率、扭矩和转速电信号，动态检测主机功率，实时计算当前功率下的燃油消耗率，因此减小了由于主机负荷波动对燃油消耗测量的影响。

5、FCM10A能够根据内置的MAN和Watsila油耗修正公式，自动修正燃油消耗率到ISO环境条件下，并输出带有主机、船舶信息的正式报告，因此输出数据更加全面。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的柴油机燃油消耗多功能测量仪针对不同的油耗测量方法，在不同的测量模式下，利用标准模块化数据采集设备，对质量流量计输出的脉冲信号进行采集，对主机功率、转速、扭矩的电信号进行采集，通过电脑软件的运算，实时计算并显示柴油机燃油消耗量和燃油消耗率，通过波形图显示整个测量阶段燃油消耗率的变化情况，在测量结束，计算出在测量时间内柴油机平均燃油消耗率。软件内部嵌入两大专利商MAN和wartsila关于油耗修正的经验公式，通过选择，可自动将柴油机燃油消耗率修正到ISO状态，最后输出测量记录或报告。

为了更好地说明此发明，下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍和说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例一，

请参阅图1，图示柴油机燃油消耗多功能测量仪包括FCM10A油耗仪4、第一流量计7、测功器5和电脑6，该测功器5在台架上指的是水力测功器，在船上指的是轴马力功率测量装置或其他功率测量装置。燃油从日用油柜2通过第一流量计7进入主机1，进入主机1的燃油中的一部分成为回油通过调压阀、喷油器返回到主机1的进油管，另一部分喷入主机气缸燃烧消耗，又一部分成为泄漏油，通过增压泵的伞形装置泄漏到泄油柜3，从而形成燃油通过单流量计的测量回路，FCM10A油耗仪4接受第一流量计7测量的流量脉冲信号，同时接受主机1通过测功器5传输来的包括功率、转速和扭矩在内的电信号，再将所述流量脉冲信号和电信号传输到电脑6，该电脑6通过FCM10A软件实时计算并显示整个测量阶段柴油机燃油消耗量和燃油消耗率的变化情况，并且最后输出测量时间内柴油机的平均燃油消耗率。

采用上述测量仪实施的柴油机燃油消耗的检测方法，其为单流量计测量模式，包括如下步骤：

1)连接第一流量计7输出的流量脉冲信号至FCM10A油耗仪4，连接测功器5输出的包括功率、转速和扭矩在内的电信号至FCM10A油耗仪4，连接FCM10A油耗仪4输出的信号至电脑6。

2)运行电脑6中的FCM10A软件，按照需求选择测量模式(全功能模式下自动采集功率信号)、ISO修正(该选项下需选择修正公式和填写燃油信息)和单流量计，填写测量主机1的额定功率和额定转速、机型、机号和船号信息，进入测量界面。

3)在测量界面选择和填写测量次数和测量时间，该测量时间为单次测量时间，若默认0，则为任意测量时间。

4)点击“开始测量”进行测量，测量界面显示瞬时燃油消耗率和燃油流量曲线，到达测量时间后，自动结束测量，若为任意时间测量，则点击“结束测量”来完成测量，所述瞬时燃油消耗率为未扣减泄油量的瞬时燃油消耗率，由下列公式算出：

未扣减泄油量的瞬时燃油消耗率＝瞬时燃油消耗质量流量÷瞬时主机功率。

5)由泄油柜3之前的三通阀9处称重测量泄油量，在电脑6中输入泄油量、泄油时间、大气压力、进气温度和空冷器进水温度(扫气温度)，点击“继续”保存数据，输出并显示由下列公式计算得到的平均燃油消耗率：

n次测量时间为预定固定时间——

b_e＝[(m₁÷t-m’÷t’)÷P₁+(m₂÷t-m’÷t’)÷P₂+…+(m_n÷t-m’÷t’)÷P_n]×3600÷n，

单次测量时间为任意时间——

b_e＝(m₁÷t-m’÷t’)×3600÷P₁，

式中，

b_e为平均燃油消耗率，单位为g/kWh；

m₁、m₂…m_n为第1、2…n次测量进油燃油质量，单位为g；

m’为泄漏油测量时间内的泄漏油质量，单位为g；

t为单次测量时间，单位为s；

t’为泄漏油测量时间，单位为s；

P₁、P₂…P_n为第1、2…n次测量时间内功率平均值，单位为kW。

实施例二，

请参阅图2，图示柴油机燃油消耗多功能测量仪包括FCM10A油耗仪4、第一流量计7、第二流量计8、测功器5和电脑6，该测功器5在台架上指的是水力测功器，在船上指的是轴马力功率测量装置或其他功率测量装置。燃油从日用油柜2通过调压阀、喷油器和第一流量计7进入主机1，进入主机1的燃油中的一部分成为回油，通过第二流量计8返回到日用油柜2，另一部分喷入主机气缸燃烧消耗，又一部分成为泄漏油，通过增压泵的伞形装置泄漏到泄油柜3，形成燃油通过双流量计的测量回路，FCM10A油耗仪4接受第一流量计7和第二流量计8测量的流量脉冲信号，同时接受主机1通过测功器5传输来的包括功率、转速和扭矩在内的电信号，再将所述流量脉冲信号和电信号传输到电脑6，该电脑6通过FCM10A软件实时计算并显示整个测量阶段柴油机燃油消耗量和燃油消耗率的变化情况，并且最后输出测量时间内柴油机的平均燃油消耗率。

采用上述测量仪实施的柴油机燃油消耗的检测方法，其为双流量计测量模式，包括如下步骤：

1)连接第一流量计7和第二流量计8输出的流量脉冲信号至FCM10A油耗仪4，连接测功器5输出的包括功率、转速和扭矩在内的电信号至FCM10A油耗仪4，连接FCM10A油耗仪4输出的信号至电脑6。

2)运行电脑6中的FCM10A软件，按照需求选择测量模式(全功能模式下自动采集功率信号)、ISO修正(该选项下需选择修正公式和填写燃油信息)和双流量计，填写测量主机的信息，进入测量界面。

3)在测量界面选择和填写测量次数和测量时间，该测量时间为单次测量时间，若默认0，则为任意测量时间。

4)点击“开始测量”进行测量，测量界面显示瞬时燃油消耗率和燃油流量曲线，到达测量时间后，自动结束测量，若为任意时间测量，则点击“结束测量”来完成测量，所述瞬时燃油消耗率为已扣减泄油量的瞬时燃油消耗率，由下列公式算出：

已扣减泄油量的瞬时燃油消耗率＝(瞬时进油燃油消耗质量流量-瞬时回油燃油消耗质量流量)÷瞬时主机功率。

5)由泄油柜3之前的三通阀9处称重测量泄油量并测量泄油时间，在电脑6中输入泄油量、泄油时间、大气压力、进气温度和空冷器进水温度(扫气温度)，点击“继续”保存数据，输出并显示由下列公式计算得到的平均燃油消耗率：

n次测量时间为预定固定时间——

b_e＝[(m₁÷t-m₁’÷t-m’÷t’)÷P₁+(m₂÷t-m₂’÷t-m’÷t’)÷P₂+…+(m_n÷t-m_n’÷t-m’÷t’)÷P_n]×3600÷n，

单次测量时间为任意时间——

b_e＝(m₁÷t-m₁’÷t-m’÷t’)×3600÷P₁，

式中，

b_e为平均燃油消耗率，单位为g/kWh；

m₁、m₂…m_n为第1、2…n次测量进油燃油质量，单位为g；

m₁’、m₂’…m_n’——第1、2…n次测量回油燃油质量，单位为g；

m’为泄漏油测量时间内的泄漏油质量，单位为g；

t为单次测量时间，单位为s；

t’为泄漏油测量时间，单位为s；

P₁、P₂…P_n为第1、2…n次测量时间内功率平均值，单位为kW。

Claims (4)

1.一种柴油机燃油消耗多功能测量仪，其特征在于：以标准的数据采集模块为基础，集成了燃料流量和轴功率数据采集功能，运用软件实现采集控制、数据运算和报表生成，可以用于单流量计和双流量计燃油系统，内置简单功能和包括数据修正功能的全功能模式。通过不同设置，可以灵活地组成多种测试模式。在全功能测量模式下，对测量的主机燃油消耗率进行ISO修正。FCM10A油耗仪接受流量计测量的流量脉冲信号，同时接受主机通过测功器传输来的包括功率、转速和扭矩在内的电信号，再将所述流量脉冲信号和电信号传输到电脑，该电脑通过FCM10A软件实时计算并显示整个测量阶段柴油机燃油消耗量和燃油消耗率的变化情况，并且最后输出测量时间内柴油机的平均燃油消耗率。

2.一种采用权利要求1所述测量仪对应实施的柴油机燃油消耗单流量计检测方法，其特征在于：所述检测方法为单流量计测量模式，其包括如下步骤：

1)连接第一流量计输出的流量脉冲信号至FCM10A油耗仪，连接测功器输出的包括功率、转速和扭矩在内的电信号至FCM10A油耗仪，连接FCM10A油耗仪输出的信号至电脑；

2)运行电脑中的FCM10A软件，按照需求选择测量模式、ISO修正和单流量计，填写测量主机的信息，进入测量界面；

3)在测量界面选择和填写测量次数和测量时间，该测量时间为单次测量时间，若默认0，则为任意测量时间；

4)点击“开始测量”进行测量，测量界面显示瞬时燃油消耗率和燃油流量曲线，到达测量时间后，自动结束测量，若为任意时间测量，则点击“结束测量”来完成测量，所述瞬时燃油消耗率为未扣减泄油量的瞬时燃油消耗率，由下列公式算出：

未扣减泄油量的瞬时燃油消耗率＝瞬时燃油消耗质量流量÷瞬时主机功率；

5)由泄油柜之前的三通阀处称重测量泄油量，在电脑中输入泄油量、泄油时间、大气压力、进气温度和空冷器进水温度，点击“继续”保存数据，输出并显示由下列公式计算得到的平均燃油消耗率：

n次测量时间为预定固定时间t

b_e＝[(m₁÷t-m’÷t’)÷P₁+(m₂÷t-m’÷t’)÷P₂+…+(m_n÷t-m’÷t’)÷P_n×3600÷n，

单次测量时间为任意时间——

b_e＝(m₁÷t-m’÷t’)÷P₁，

式中，

b_e为平均燃油消耗率，单位为g/kWh；

m₁、m₂…m_n为第1、2…n次测量进油燃油质量，单位为g；

m’为泄漏油测量时间内的泄漏油质量，单位为g；

t为单次测量时间，单位为s；

t’为泄漏油测量时间，单位为s；

P₁、P₂…P_n为第1、2…n次测量时间内功率平均值，单位为kW。

3.一种采用权利要求1所述测量仪对应实施的柴油机燃油消耗双流量计检测方法，其特征在于：所述检测方法为双流量计测量模式，其包括如下步骤：

1)连接第一流量计和第二流量计输出的流量脉冲信号至FCM10A油耗仪，连接测功器输出的包括功率、转速和扭矩在内的电信号至FCM10A油耗仪，连接FCM10A油耗仪输出的信号至电脑；

2)运行电脑中的FCM10A软件，按照需求选择测量模式、ISO修正和双流量计，填写测量主机的信息，进入测量界面；

3)在测量界面选择和填写测量次数和测量时间，该测量时间为单次测量时间，若默认0，则为任意测量时间；

4)点击“开始测量”进行测量，测量界面显示瞬时燃油消耗率和燃油流量曲线，到达测量时间后，自动结束测量，若为任意时间测量，则点击“结束测量”来完成测量，所述瞬时燃油消耗率为已扣减泄油量的瞬时燃油消耗率，由下列公式算出：

已扣减泄油量的瞬时燃油消耗率＝(瞬时进油燃油消耗质量流量-瞬时回油燃油消耗质量流量)÷瞬时主机功率；

5)由泄油柜之前的三通阀处称重测量泄油量，在电脑中输入泄油量、泄油时间、大气压力、进气温度和空冷器进水温度，点击“继续”保存数据，输出并显示由下列公式计算得到的平均燃油消耗率：

n次测量时间为预定固定时间——

b_e＝[(m₁÷t-m₁’÷t-m’÷t’)÷P₁+(m₂÷t-m₂’÷t-m’÷t’)÷P₂+…+(m_n÷t-m_n’÷t-m’÷t’)÷P_n]×3600÷n，

单次测量时间为任意时间——

b_e＝(m₁÷t-m₁’÷t-m’÷t’)×3600÷P₁，

式中，

b_e为平均燃油消耗率，单位为g/kWh；

m₁、m₂…m_n为第1、2…n次测量进油燃油质量，单位为g；

m₁’、m₂’…m_n’——第1、2…n次测量回油燃油质量，单位为g；

m’为泄漏油测量时间内的泄漏油质量，单位为g；

t为单次测量时间，单位为s；

t’为泄漏油测量时间，单位为s；

P₁、P₂…P_n为第1、2…n次测量时间内功率平均值，单位为kW。

4.根据权利要求1所述的柴油机燃油消耗多功能测量仪，其特征在于：同一套FCM10A油耗仪硬件设备，根据需求，通过设置软件模式，可实现：

1)单流量计测量或双流量计测量；

2)主机功率人工输入或主机功率自动采集；

3)简单测量数据报表输出或自动修正计算到ISO环境的数据报告输出。