CN110967070A - 一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及安全检测相关技术领域，具体是一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置，包括空气流动室，所述空气流动室的内侧设置有测量气腔，测量气腔的内侧设置有敏感芯体，所述敏感芯体上方连接有敏感芯体接收装置，所述敏感芯体接收装置通过信号线与显示装置连接。本发明设计新颖，在减压腔后端和蓄压腔前端进气管道安装使用的甲烷浓度测量装置，通过测量减压腔后端进气管中的甲烷浓度判断天然气气体中甲烷的浓度、压力和温度，并能够给与浓度显示及低浓度报警；当汽车加入天然气后，由于南北方天然气成分差异大，通过测量，会在仪表盘上显示准确的甲烷浓度，提醒驾驶员气体状态和续航能力，有助于驾驶员更好的驾驶和评估气体质量。

Description

一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置及方法
技术领域
本发明涉及安全检测相关技术领域，具体是一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置及方法。
背景技术
目前，天然气作为汽车燃料已经十分普及，但由于在我国南北方气体浓度不一，也就容易造成气体浓度测量不标准的结果，在这样的情况下，如果汽车发动机燃烧效率低，首先造成动力不足，其次燃烧不足造成的尾气污染会对大气环境造成不可逆的后果。所以就要求一款可以精确测量高浓度甲烷的车用传感器，对高浓度的甲烷气体进行精确测量。
而随着国六排放标准的发布，大型车企对于车辆各类气体排放及关键部位气体及浓度的监测要求也越来越高，对天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度提出了监测要求，这种传感器不仅能控制气体燃料发动机汽车排气对环境的污染，也对保护环境和保障人体健康有重要意义。
一直以来，汽车驾驶员对所加的天然气中甲烷浓度都是未知的，加上目前在我国南北方市场上气站的天然气中甲烷的浓度都有所差异，不同气站同体积一罐气体续航和动力都不同 ，给驾驶员带来不少困扰。目前市场上只有工业用的甲烷气体浓度检测器，体积较大，也无法测量高浓度甲烷气体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置，包括空气流动室，所述空气流动室的内侧设置有测量气腔，测量气腔的内侧设置有敏感芯体，敏感芯体设置有三组。
所述敏感芯体上方连接有敏感芯体接收装置，所述敏感芯体接收装置通过信号线与显示装置连接。
一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量方法，包括以下步骤：
S1、将该装置安装在减压腔后端和蓄压腔前端的进气管上；
S2、汽车启动后，敏感芯体测量装置通电工作，天然气在减压后进入蓄压腔前端进气管的测量气腔内；
S3、三个敏感芯体测量装置同时带电工作，当天然气流经测量气腔后，气体是通过扩散到达位于硅片腔室的敏感电阻部位的，敏感电阻是通过一定电压加热，热量通过向周围气氛中扩散实现输出平衡。当敏感电阻附近的气体发生变化，则气体的导热系数会发生变化，热量扩散速率会发生变化，从而改变敏感电阻的温度，使输出的发生变化。输出的电阻和电压信号将被后续放大经信号调理后，经由微处理器进行信号转换和数据处理，将信号转换为数字信号，处理后可得到甲烷浓度值、压力值和温度值；
S4、测量的甲烷浓度值传输至显示装置上，同时，甲烷浓度值发生变化时，帮助驾驶员对气体质量、续航与动力估计。
作为本发明进一步的方案：所述显示装置优选为汽车仪表盘，方便查看。
作为本发明进一步的方案：所述敏感芯体测量装置还可与报警器建立通讯连接，当甲烷浓度低于设定值时，报警器发出响声，提醒使用者进行处理。
作为本发明进一步的方案：所述敏感芯体接收装置包括沉积在硅片上的四个薄膜电阻和一层具有电、热隔离特性的薄膜材料、信号放大电路和微处理器，敏感芯体通过信号放大电路与微处理器建立连接，当敏感电阻附近的气体发生变化，则气体的导热系数会发生变化，热量扩散速率会发生变化，从而改变敏感电阻的温度，使输出的发生变化。输出的电阻和电压信号将被后续放大经信号调理后，经由微处理器进行信号转换和数据处理，将信号转换为数字信号，处理后可得到甲烷浓度值、压力值和温度值，并以数字接口形式输出，输出到显示装置中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，在减压腔后端和蓄压腔前端进气管道安装使用的甲烷浓度测量装置，通过测量减压腔后端进气管中的甲烷浓度判断天然气气体中甲烷的浓度、压力和温度，并能够给与浓度显示及低浓度报警；当汽车加入天然气后，由于南北方天然气成分差异大，通过测量，会在仪表盘上显示准确的甲烷浓度，提醒驾驶员气体状态和续航能力，有助于驾驶员更好的驾驶和评估气体质量。
附图说明
图1为天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置的结构示意图。
图2为天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置的工作原理图。
图中：1-空气流动室、2-接头、3-凹型金属密封圈、4-敏感芯体测量装置、5-显示装置、6-测量气腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置，包括空气流动室1，所述空气流动室1的内侧设置有测量气腔6，测量气腔6的内侧设置有敏感芯体，敏感芯体设置有三组。
所述敏感芯体上方连接有敏感芯体接收装置4，所述敏感芯体接收装置4通过信号线与显示装置5连接，显示装置5优选为汽车仪表盘，方便查看。
所述敏感芯体接收装置4包括沉积在硅片上的四个薄膜电阻和一层具有电、热隔离特性的薄膜材料、信号放大电路和微处理器，敏感芯体通过信号放大电路与微处理器建立连接，当敏感电阻附近的气体发生变化，则气体的导热系数会发生变化，热量扩散速率会发生变化，从而改变敏感电阻的温度，使输出的发生变化。输出的电阻和电压信号将被后续放大经信号调理后，经由微处理器进行信号转换和数据处理，将信号转换为数字信号，处理后可得到甲烷浓度值、压力值和温度值，并以数字接口形式输出，输出到显示装置5中。
所述敏感芯体测量装置4还可与报警器建立通讯连接，当甲烷浓度低于设定值时，报警器发出响声，提醒使用者进行处理。
一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量方法，包括以下步骤：
S1、将该装置安装在减压腔后端和蓄压腔前端的进气管上；
S2、汽车启动后，敏感芯体测量装置通电工作，天然气在减压后进入蓄压腔前端进气管的测量气腔内；
S3、三个敏感芯体测量装置同时带电工作，当天然气流经测量气腔后，气体是通过扩散到达位于硅片腔室的敏感电阻部位的，敏感电阻是通过一定电压加热，热量通过向周围气氛中扩散实现输出平衡。当敏感电阻附近的气体发生变化，则气体的导热系数会发生变化，热量扩散速率会发生变化，从而改变敏感电阻的温度，使输出的发生变化。输出的电阻和电压信号将被后续放大经信号调理后，经由微处理器进行信号转换和数据处理，将信号转换为数字信号，处理后可得到甲烷浓度值、压力值和温度值；
S4、测量的甲烷浓度值传输至显示装置上，同时，甲烷浓度值发生变化时，帮助驾驶员对气体质量、续航与动力估计。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置，包括空气流动室（1），所述空气流动室（1）的内侧设置有测量气腔（6），测量气腔（6）的内侧设置有敏感芯体，敏感芯体设置有三组。
2.所述敏感芯体上方连接有敏感芯体接收装置（4），所述敏感芯体接收装置（4）通过信号线与显示装置（5）连接。
3.根据权利要求1所述的一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置，其特征在于，所述显示装置（5）优选为汽车仪表盘，方便查看。
4.根据权利要求1所述的一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置，其特征在于，所述敏感芯体接收装置（4）包括沉积在硅片上的四个薄膜电阻和一层具有电、热隔离特性的薄膜材料、信号放大电路和微处理器，敏感芯体通过信号放大电路与微处理器建立连接，当敏感电阻附近的气体发生变化，则气体的导热系数会发生变化，热量扩散速率会发生变化，从而改变敏感电阻的温度，使输出的发生变化，输出的电阻和电压信号将被后续放大经信号调理后，经由微处理器进行信号转换和数据处理，将信号转换为数字信号，处理后可得到甲烷浓度值、压力值和温度值，并以数字接口形式输出，输出到显示装置（5）中。
5.根据权利要求1-4中任意的所述一种天然气汽车发动机进气侧甲烷浓度测量装置的测量方法，包括以下步骤：
S1、将该装置安装在减压腔后端和蓄压腔前端的进气管上；
S2、汽车启动后，敏感芯体测量装置通电工作，天然气在减压后进入蓄压腔前端进气管的测量气腔（6）内；
S3、三个敏感芯体测量装置同时带电工作，当天然气流经测量气腔（6）后，气体是通过扩散到达位于硅片腔室的敏感电阻部位的，敏感电阻是通过一定电压加热，热量通过向周围气氛中扩散实现输出平衡，当敏感电阻附近的气体发生变化，则气体的导热系数会发生变化，热量扩散速率会发生变化，从而改变敏感电阻的温度，使输出的发生变化，输出的电阻和电压信号将被后续放大经信号调理后，经由微处理器进行信号转换和数据处理，将信号转换为数字信号，处理后可得到甲烷浓度值、压力值和温度值；
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