CN109813382A - 一种油耗动态测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油耗动态测量装置。该油耗动态测量装置包括多个油杯，其上设有质量传感器；加油切换阀，连接外部供油装置及多个油杯，外部供油装置通过加油切换阀向多个油杯中的一个加油；供油切换阀，连接发动机及多个油杯，多个油杯中的一个通过供油切换阀向发动机供油；控制器，根据质量传感器来测量发动机的燃油消耗量，当其中一个油杯供油完毕后，控制器控制供油切换阀切换至另一个油杯来向发动机供油，同时控制器控制加油切换阀切换至已供油完毕的该油杯以使外部供油装置向该油杯加油。本发明提出了一种油耗动态测量装置，可全时段连续工作，实现发动机的油耗动态测量。

Description

一种油耗动态测量装置

技术领域

本发明涉及发动机及整车试验室油耗测试技术领域，尤其涉及一种适用于发动机的油耗动态测量装置。

背景技术

发动机油耗量对于发动机的经济性，排放污染物研究有着重大的影响。在不断发展的环保法规中，发动机油耗量是一个非常重要的指标。降低发动机燃油消耗量是发动机生产厂商重要的研究目标。低燃油消耗量就意味着更高的发动机效率和更少的污染物。因此，对精确测量发动机的燃油消耗量提出了要求。同时，由于燃油密度会随着温度变化而变化，而物质的量在任何情况下都不会发生变化，因此通常的测试要求中都需要得到燃油的质量流量这一参数

现有技术中，对于发动机燃油消耗量的测量方法主要存在两种方案。一是体积法，利用齿轮泵或者是固定体积的活塞缸来测量燃油流过的体积流量，再加上密度计，从而得到燃油消耗的质量流量。这一方法原理简单，且容易实现，但是由于会引入密度计的误差及不确定度，因此在原理上具有一定缺陷。另一种方法为直接质量法，直接质量法有很多方案，其中较常用的一种叫做称重法，其原理很简单，利用一个带质量传感器的储油罐向发动机供油，每隔一段时间对油罐进行称重，两次称重之间的质量差再除以两次称重的间隔时间，就可以得到这段时间内的发动机平均燃油消耗量。计算公式如下：

式中：m_n-m_n+1为相邻两个时间点油杯的质量差，t为时间差，Q_m为燃油质量流量。

对于称重法而言，在原理上可以直接得到质量流量，而且标定及使用都相当简便，但仍然存在一系列问题：

1.无法连续工作：从原理描述中可知，称重法油耗仪的油罐体积是有限的，向发动机供油一段时间后油罐内的油会消耗完毕，这个时候必须要向油罐中补充燃油，否者油耗仪无法继续工作。同时，在油罐加油的时候，由于油罐的质量变化量不仅与发动机燃油消耗量有关，也与油罐加油量有关，所以只测量油罐的质量变化量是无法得到发动机燃油消耗量。因此，在这段时间内油耗仪无法正常工作。这个特性也决定了该油耗仪只能用于稳态试验的场合，对于长时间的动态试验是没有办法应用的。

2.可工作时间不确定：由上述描述可知，油耗仪的工作状态存在两个阶段，一个是加油阶段(不可工作阶段)，另一个是测量阶段(可工作阶段)。这两个阶段的时间是跟油罐的大小以及发动机的燃油消耗量密切相关。油罐越小，油耗仪的可工作时间就越短。同理，发动机的油耗量越大，油耗仪的可工作时间也越短，不可工作时间也越长。加油时间(不可工作时间)发动机燃油消耗量和外部供油量决定：

以上公式中：T为充油时间，V为油杯容量，Q_S为外部供油流量，Q_C为发动机燃油消耗量。由此可知，由于V是固定值，当燃油消耗量增加的时候，充油时间将会增加，可用测量时间也将减少。在实际运用中也发现这个问题，导致严重影响试验效率。

3.出油压力无法调节：称重法油耗仪一旦安装了固定位置之后，供油压力油油耗仪的水平高度决定，从而无法调节油耗仪的供油压力，或者需要连接外部燃油泵来调节供油压力。

4.油管和油杯有连接会影响测量精度：传统称重法油耗仪的供油及加油管路接口均设计在油杯底部，用软管连接。由于油杯和外部管路有物理连接，理论上会对称重测量结果造成影响。虽然采用软管连接可以降低这种影响，但是依旧无法完全避免。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种油耗动态测量装置，设置多个油杯循环供油和加油，可全时段连续工作，实现发动机的油耗动态测量。

具体地，本发明提出了一种油耗动态测量装置，包括，

多个油杯，其上设有质量传感器；

加油切换阀，连接外部供油装置及所述多个油杯，所述外部供油装置通过所述加油切换阀向所述多个油杯中的一个加油；

供油切换阀，连接发动机及所述多个油杯，所述多个油杯中的一个通过所述供油切换阀向所述发动机供油；

控制器，根据所述质量传感器来测量所述发动机的燃油消耗量，当其中一个油杯供油完毕后，所述控制器控制所述供油切换阀切换至另一个油杯来向所述发动机供油，同时所述控制器控制所述加油切换阀切换至已供油完毕的该油杯以使所述外部供油装置向该油杯加油。

根据本发明的一个实施例，还包括可调节压力的增压箱，所述多个油杯设置在所述增压箱内，所述增压箱上设有压力表。

根据本发明的一个实施例，还包括压力调节阀，所述增压箱通过所述压力调节阀接入外部压缩气源。

根据本发明的一个实施例，所述增压箱内的气体压力的调整范围为0～5bar。

根据本发明的一个实施例，所述多个油杯通过加油管与所述加油切换阀连接，所述多个油杯通过供油管与所述供油切换阀连接，所述加油管和所述供油管与所述油杯连接的一端悬置在所述油杯内，且与所述油杯非接触。

根据本发明的一个实施例，所述加油管和供油管的内径为8～12mm，所述油杯的容量为450～550ml。

根据本发明的一个实施例，所述控制器为带有输入/输出通道的可编程控制器，所述控制器还具有显示屏，用以显示动态油耗。

根据本发明的一个实施例，所述控制器能通过4～20mA模拟信号、CAN通讯或TCP/IP接口向外部设备发送实时测量数据。

根据本发明的一个实施例，在所述油杯内设有电子液位计。

根据本发明的一个实施例，所述控制器根据所述电子液位计来确定所述油杯处于用尽、满油或供油状态。

本发明提供的一种油耗动态测量装置，通过控制器对加油切换阀和供油切换阀的控制，使多个油杯循环完成发动机供油和油杯加油工作，能对发动机进行油耗动态测量，使用效果好。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明一个实施例的油耗动态测量装置的结构示意图。

图2示出了本发明另一个实施例的油耗动态测量装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

油耗动态测量装置 100 第一油杯 111

第二油杯 112 第三油杯 113

第一加油管 114 第二加油管 115

第三加油管 116 第一供油管 117

第二供油管 118 第三供油管 119

加油切换阀 120 供油切换阀 130

外部供油装置 140 发动机 150

增压箱 160 外部压缩气源 170

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本发明一个实施例的油耗动态测量装置的结构示意图。如图所示，一种油耗动态测量装置100包括第一油杯111、第二油杯112、第三油杯113、加油切换阀120、供油切换阀130和控制器。

其中在第一油杯111、第二油杯112和第三油杯113上设有质量传感器。

加油切换阀120用于连接外部供油装置140及第一、第二、第三油杯111、112、113，外部供油装置140通过加油切换阀120向第一、第二、第三油杯111、112、113中的一个加油。

供油切换阀130连接发动机150及第一、第二、第三油杯111、112、113，三个油杯中的一个通过供油切换阀130向发动机150供油。

在发动机150的油耗测试中，发动机150保持工作状态，由第一油杯111经过供油切换阀130向发动机150供油。当第一油杯111供油完毕后，控制器控制供油切换阀130切换至第二油杯112来向发动机150供油。同时，控制器控制供油切换阀120切换到第一油杯111以使外部供油装置140向该第一油杯111加油。容易理解的，当第二油杯112供油完毕后，控制器控制供油切换阀130切换至第三油杯113来向发动机150供油。同时，控制器控制供油切换阀120切换到第二油杯112以使外部供油装置140向第二油杯112加油。当第三油杯113供油完毕后，控制器控制供油切换阀130切换至第一油杯111来向发动机150供油，同时外部供油装置140向第三油杯113加油。如此往复，能使发动机始终保持在工作状态。在第一油杯111供油过程中，控制器根据各个第一油杯111的质量传感器传来的质量信息及所用时间测量出发动机150的燃油质量流量；在第二油杯112供油过程中，控制器根据各个第二油杯112的质量传感器传来的质量信息及所用时间测量出发动机150的燃油质量流量；同理，在第三油杯113供油过程中，控制器根据各个第三油杯113的质量传感器传来的质量信息及所用时间测量出发动机150的燃油质量流量。

在此油耗测试过程中，控制器可以实时测量发动机的燃油质量流量。其加油和供油过程可同时进行，例如在对第一油杯111加油时，并不影响第二油杯112的燃油质量流量测试。实际上，在油耗动态测量装置100的加油过程中，由于加油和供油不在同一个油杯内进行，因此不影响燃油质量流量测试，能够实现动态测量。该油耗动态测量装置100消除了现有技术中的油耗计在加油阶段不可工作的缺陷，提升了油耗测试的试验效率。

较佳地，油耗动态测量装置100还包括可调节压力的增压箱160。第一、第二、第三油杯111、112、113设置在增压箱160内，在增压箱160上设有压力表161，以便随时观察增压箱160内的压力。增压箱160用于调节油杯的出油压力，保证发动机的正常工作需要。更佳地，增压箱160还设有压力调节阀162，增压箱160通过压力调节阀162接入外部压缩气源170。常规的，由外部压缩气源170提供压缩空气以提供增压箱160的内部压力。例如，当增压箱160内压力大于1bar时，处于供油状态的第一油杯111内存储的燃油即可通过供油切换阀130被压出该第一油杯111。在一实施例中，增压箱160内的气体压力的调整范围为0～5bar。

较佳地，在增压箱160上设有安全泄压阀，用以保证系统整理的压力安全。

较佳地，第一、第二、第三油杯111、112、113各自通过第一加油管114、第二加油管115、第三加油管116与加油切换阀120连接。第一、第二、第三油杯111、112、113各自通过第一供油管117、第二供油管118、第三供油管119与供油切换阀130连接。其中，第一加油管114和第一供油管117与第一油杯111连接的一端悬置在第一油杯111内，且与第一油杯111处于非接触状态。同理，第二加油管115和第二供油管118与第二油杯112连接的一端悬置在第二油杯112内，且与第二油杯112处于非接触状态；第三加油管116和第三供油管119与第三油杯113连接的一端悬置在第三油杯113内，且与第三油杯处于非接触状态。该种结构使得各油杯的质量测量不会受到各油管与各油杯接触时的应力影响，从而提高了测量精度。需要说明的是，虽然采用软管作为油管可以降低这种应力影响，但是依旧无法完全避免。

较佳地，第一、第二、第三加油管114、115、116和第一、第二、第三供油管117、118、119的内径为8～12mm；第一、第二、第三油杯111、112、113的容量为450～550ml。该种油耗动态测量装置100适用于600kw以下的发动机测试需求，相应燃油消耗测试范围在0～150kg/h。更佳地，第一、第二、第三加油管114、115、116和第一、第二、第三供油管117、118、119为不锈钢管，在各接头处采用不锈钢卡套接头，方便油管的安装连接。

较佳地，控制器为带有输入/输出通道的可编程控制器。该控制器还具有显示屏，用以显示发动机的瞬时燃油消耗量。

较佳地，控制器能通过4～20mA模拟信号、CAN通讯或TCP/IP接口向外部设备发送实时测量的油耗数据。

较佳地，在第一、第二、第三油杯111、112、113内设有电子液位计。电子液位计在各油杯的燃油处于低液位或高液位处均会发送开关量信号至控制器，并由控制器来控制供油切换阀130及加油切换阀120工作。更佳地，控制器根据电子液位计来确定各油杯处于用尽、满油或供油状态，以确保油耗动态测量装置100稳定运行。以第一油杯111为例，当电子液位计测量到燃油处于低液位时，向控制器发送开关量信号，以指示第一油杯111内的燃油用尽，需要切换到第二油杯112供油；当电子液位计测量到燃油处于高液位时，向控制器发送开关量信号，以指示第一油杯111内处于满油状态，关闭加油切换阀120，停止对第一油杯111加油，待液面稳定即可进入供油状态。

图2示出了本发明另一个实施例的油耗动态测量装置的结构示意图。在图2所示的实施例与前一实施例的工作方式完全相同，两者的差别在于第三油杯113及相应的第三加油管116和第三供油管119。

参考图2，在发动机150的油耗测试中，发动机150保持工作状态，由第一油杯111经过供油切换阀130向发动机150供油。当第一油杯111供油完毕后，控制器控制供油切换阀130切换至第二油杯112来向发动机130供油。同时，控制器控制供油切换阀120切换到第一油杯111以使外部供油装置140向该第一油杯111加油。容易理解的，当第二油杯112供油完毕后，控制器控制供油切换阀130切换至第一油杯111来向发动机130供油。同时，控制器控制供油切换阀120切换到第二油杯112以使外部供油装置140向第二油杯112加油。如此往复，使发动机始终保持在工作状态。

与前一实施例相同，在此油耗测试过程中，控制器根据各个油杯质量传感器传来的质量信息及所用时间可以测量发动机的燃油质量流量。在对第一油杯111加油时，并不影响第二油杯112的燃油质量流量测试，进而实现了油耗动态测量。容易理解的，只要加油量稍大于供油量，即可满足第一油杯111和第二油杯112加油阶段与供油阶段的对接，以保证对发动机150持续油耗测量工作。

本发明提供的一种油耗动态测量装置并不局限于上述两个实施例，该油耗动态测量装置也可以包含更多个油杯，以保证实现发动机油耗的动态测试。

本发明提供的一种油耗动态测量装置可以对发动机进行油耗动态测量，提高工作效率；通过增压箱来调节供油压力，提升系统可靠性；通过悬置油管，来消除对油杯称重的影响，提升测试精度。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种油耗动态测量装置，包括，

多个油杯，其上设有质量传感器；

加油切换阀，连接外部供油装置及所述多个油杯，所述外部供油装置通过所述加油切换阀向所述多个油杯中的一个加油；

供油切换阀，连接发动机及所述多个油杯，所述多个油杯中的一个通过所述供油切换阀向所述发动机供油；

控制器，根据所述质量传感器来测量所述发动机的燃油消耗量，当其中一个油杯供油完毕后，所述控制器控制所述供油切换阀切换至另一个油杯来向所述发动机供油，同时所述控制器控制所述加油切换阀切换至已供油完毕的该油杯以使所述外部供油装置向该油杯加油。

2.如权利要求1所述的油耗动态测量装置，其特征在于，还包括可调节压力的增压箱，所述多个油杯设置在所述增压箱内，所述增压箱上设有压力表。

3.如权利要求2所述的油耗动态测量装置，其特征在于，还包括压力调节阀，所述增压箱通过所述压力调节阀接入外部压缩气源。

4.如权利要求2所述的油耗动态测量装置，其特征在于，所述增压箱内的气体压力的调整范围为0～5bar。

5.如权利要求2所述的油耗动态测量装置，其特征在于，所述多个油杯通过加油管与所述加油切换阀连接，所述多个油杯通过供油管与所述供油切换阀连接，所述加油管和所述供油管与所述油杯连接的一端悬置在所述油杯内，且与所述油杯非接触。

6.如权利要求5所述的油耗动态测量装置，其特征在于，所述加油管和供油管的内径为8～12mm，所述油杯的容量为450～550ml。

7.如权利要求1所述的油耗动态测量装置，其特征在于，所述控制器为带有输入/输出通道的可编程控制器，所述控制器还具有显示屏，用以显示动态油耗。

8.如权利要求1所述的油耗动态测量装置，其特征在于，所述控制器能通过4～20mA模拟信号、CAN通讯或TCP/IP接口向外部设备发送实时测量数据。

9.如权利要求1所述的油耗动态测量装置，其特征在于，在所述油杯内设有电子液位计。

10.如权利要求9所述的油耗动态测量装置，其特征在于，所述控制器根据所述电子液位计来确定所述油杯处于用尽、满油或供油状态。