CN106643946B - 一种cng燃料城市客车燃料消耗量检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统及方法，包括输气管路、气耗仪、运算模块、存储模块、蓝牙模块和监控模块；气耗仪、存储模块和蓝牙模块均连接在运算模块上，蓝牙模块和监控模块无线连接；本发明通过运算模块的运算将原本显示为CNG气体体积消耗量的气耗仪读数转换为CNG的质量消耗量，实现由体积读数到质量读数的自动换算，节省后期人工计算成本。

Description

一种CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统及方法
技术领域
本发明属于燃料客车燃料消耗测量领域，特别涉及一种CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统及方法。
背景技术
在能源日益紧缺的大背景下，CNG作为一种清洁能源相对于传统的汽油、柴油对环境影响较小，不产生污染气体；对于以电力作为动力的城市客车来讲，动力性方面具有很大优势，因此，以CNG为燃料的城市客车在国内具有广阔的发展前景。
CNG燃料受气体温度、气道压强的影响，密度时有变化，同样时间内流过公交客车进气道断面的体积流量无法保持恒定。目前，CNG燃料加气站以容积式流量计为主，导致公交企业常以实耗体积结算CNG公交客车燃料消耗量，然而，CNG燃料消耗量的实车测试结果应以质量计算，以体积为单位的结果有失公允。
目前，公交客车气耗测试途径主要有：1、大加气周期内行驶里程计算百公里耗气量，此法旨在以大运营周期拉平微观因素影响，方便企业管理，但忽略了公交客车在站场内怠速气耗、车辆往返加气站额外支付的气耗，方法较为粗糙，不适合车辆气耗测试比较；2、CAN总线车辆检测系统中的累计气耗差，此法易于获得往返气耗，可以与瞬时发动机转速对应，适合液体油质，却忽略了CNG密度的变化；3、在进气道内加装CNG流量测试仪，此法简单，可以获取质量流量，但需要在进气道内寻找合适位置安放，对车辆发动机舱周围的空间布置有要求，改装气路也应有严格的密封要求与检漏保障。
由于进气道舱内空间本就狭小，加之安装气耗仪之后，空间变的更加紧凑，需要人工弯着身子进入到舱内读数，读数过程非常麻烦，并且由于舱内可能会遗留的油尘，使得人工读数的操作者在读数过程中衣服很容易被弄脏，无形增加潜在劳动力成本。
在目前的使用情况中，对CNG消耗量的读数都是在每次加气的时候计算，运营人员以及驾驶员都无法晓得在不同运行路况下的CNG燃料消耗量，只能通过以往经验去跑圈，无从知晓CNG燃料的实时消耗量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统及方法，以解决以燃气消耗的体积来测量气耗量不准确的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统，包括输气管路、气耗仪、运算模块、存储模块、蓝牙模块和监控模块；气耗仪、存储模块和蓝牙模块均连接在运算模块上，蓝牙模块和监控模块无线连接；
输气管路包括发动机、气瓶、减压阀和低压燃气滤清器；输气管路的一端连接气瓶，另一端连接发动机，从气瓶到发动机的方向上依次设置有减压阀和低压燃气滤清器，气耗仪安装在减压阀和低压燃气滤清器之间。
进一步的，运算模块能够将气耗仪测得的体积数据转化为质量数据；运算模块为单片机。
进一步的，存储模块用于存储运算模块的运算结果。
进一步的，输气管路上，气瓶和减压阀之间还依次设置有调压阀、高压截止阀、高压燃气滤清器、电磁阀；低压燃气滤清器和发动机之间还设置有热交换器。
进一步的，一种基于CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法，所述CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统包括输气管路、气耗仪、运算模块、存储模块、蓝牙模块和监控模块；气耗仪、存储模块和蓝牙模块均连接在运算模块上，蓝牙模块和监控模块无线连接；
运算模块能够将气耗仪测得的体积数据转化为质量数据；运算模块为单片机；存储模块用于存储运算模块的运算结果；
所述CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法包括以下步骤：
1)对气耗仪测得的体积ΔV数据传入到运算模块进行修正补偿：
式中ΔV为实耗体积m3，即气耗仪读数差；K1为驾驶操作因子；K2为客运状态因子；K3为运行环境因子；ΔVc为CNG体积流量修正值m3；
2)运算模块将修正后的气体消耗量体积ΔVc换算成质量Δm：
式中，Δm为CNG质量流量(kg)；M为CNG摩尔质量常数(g/mol)；为二级减压阀出口端平均压强(Pa)；R为理想气体常数，为8.314Pa·m3/mol·K；/>为测试位置的CNG平均温度(K)；
3)将计算出的Δm通过蓝牙模块传输到监控模块，同时将数据存储到存储模块。
进一步的，
K1驾驶操作因子，为不同的测试者一个月内气耗量的比值：
K2客运状态因子，为不同的车在同样距离气耗量的比值：
K3运行环境因子，为不同的车在同样的路程下除去等红灯时长后的往返时长的反比值：
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明通过运算模块的运算将原本显示为CNG气体体积消耗量的气耗仪读数转换为CNG的质量消耗量，实现由体积读数到质量读数的自动换算，节省后期人工计算成本。
本发明的蓝牙模块和监控模块，实现了驾驶员在客车内部就可实时对燃气量进行监控。
本发明的存储模块，存储运算模块的运算结果，可以对长周期内的气耗量进行大数据分析。
附图说明
图1为本发明的输气管道结构示意图；
图2为本发明的系统连接图。
其中：1、气瓶；2、高压阀；3、高压截止阀；4、高压燃气滤清器；5、电磁阀；6、减压阀；7、气耗仪；8、低压燃气滤清器；9、热交换器；10、发动机；11、运算模块；12、存储模块；13、蓝牙模块；14、监控模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1和图2所示，一种CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统，包括输气管路、气耗仪7、运算模块11、存储模块12、蓝牙模块13和监控模块14；气耗仪7、存储模块12和蓝牙模块13均连接在运算模块11上，蓝牙模块13和监控模块14无线连接；
输气管路包括发动机10、气瓶1、减压阀6和低压燃气滤清器8；输气管路的一端连接气瓶1，另一端连接发动机10，从气瓶1到发动机10的方向上依次设置有减压阀6和低压燃气滤清器8，气耗仪7安装在减压阀6和低压燃气滤清器8之间。
运算模块11能够将气耗仪7测得的体积数据转化为质量数据；运算模块11为单片机。存储模块12用于存储运算模块11的运算结果。
输气管路上，气瓶8和减压阀6之间还依次设置有调压阀2、高压截止阀3、高压燃气滤清器4、电磁阀5；低压燃气滤清器8和发动机10之间还设置有热交换器9。
本发明的工作原理如下：
1)对气耗仪7测得的体积ΔV数据传入到运算模块11进行修正补偿：
式中ΔV为实耗体积m3，即气耗仪读数差；K1为驾驶操作因子；K2为客运状态因子；K3为运行环境因子；ΔVc为CNG体积流量修正值m3；
2)运算模块11将修正后的气体消耗量体积ΔVc换算成质量Δm：
式中，Δm为CNG质量流量(kg)；M为CNG摩尔质量常数(g/mol)；为二级减压阀出口端平均压强(Pa)；R为理想气体常数，为8.314Pa·m3/mol·K；/>为测试位置的CNG平均温度(K)；
3)将计算出的Δm通过蓝牙模块13传输到监控模块14，同时将数据存储到存储模块12。
其中：
K1驾驶操作因子，为不同的测试者一个月内气耗量的比值：
K2客运状态因子，为不同的车在同样距离气耗量的比值：
K3运行环境因子，为不同的车在同样的路程下除去等红灯时长后的往返时长的反比值：

Claims (4)

1.一种基于CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法，其特征在于，所述CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统包括输气管路、气耗仪(7)、运算模块(11)、存储模块(12)、蓝牙模块(13)和监控模块(14)；气耗仪(7)、存储模块(12)和蓝牙模块(13)均连接在运算模块(11)上，蓝牙模块(13)和监控模块(14)无线连接；
运算模块(11)能够将气耗仪(7)测得的体积数据转化为质量数据；运算模块(11)为单片机；存储模块(12)用于存储运算模块(11)的运算结果；
所述CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法包括以下步骤：
1)对气耗仪(7)测得的体积ΔV数据传入到运算模块(11)进行修正补偿：
式中ΔV为实耗体积m3，即气耗仪读数差；K1为驾驶操作因子；K2为客运状态因子；K3为运行环境因子；ΔVc为CNG体积流量修正值m3；
2)运算模块(11)将修正后的气体消耗量体积ΔVc换算成质量Δm：
式中，Δm为CNG质量流量(kg)；M为CNG摩尔质量常数(g/mol)；为二级减压阀出口端平均压强(Pa)；R为理想气体常数，为8.314Pa·m3/mol·K；/>为测试位置的CNG平均温度(K)；
3)将计算出的Δm通过蓝牙模块(13)传输到监控模块(14)，同时将数据存储到存储模块(12)。
2.根据权利要求1所述的一种基于CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法，其特征在于，
K1驾驶操作因子，为不同的测试者一个月内气耗量的比值：
K2客运状态因子，为不同的车在同样距离气耗量的比值：
K3运行环境因子，为不同的车在同样的路程下除去等红灯时长后的往返时长的反比值：
3.根据权利要求1所述的一种基于CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法，其特征在于，
输气管路包括发动机(10)、气瓶(1)、减压阀(6)和低压燃气滤清器(8)；输气管路的一端连接气瓶(1)，另一端连接发动机(10)，从气瓶(1)到发动机(10)的方向上依次设置有减压阀(6)和低压燃气滤清器(8)，气耗仪(7)安装在减压阀(6)和低压燃气滤清器(8)之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于CNG燃料城市客车燃料消耗量检测系统的检测方法，其特征在于，输气管路上，气瓶(8)和减压阀(6)之间还依次设置有调压阀(2)、高压截止阀(3)、高压燃气滤清器(4)、电磁阀(5)；低压燃气滤清器(8)和发动机(10)之间还设置有热交换器(9)。
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基于碳平衡原理的天然气汽车燃料消耗量检测方法研究;田晶晶等;《交通节能与环保》(第05期);全文 *

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