CN2071329U - 微机控制的高精度内燃机油耗测量仪 - Google Patents

Abstract

由微型计算机控制的采用重量法自动测量内燃 机燃油耗的测量仪器，其特征是测量油杯直接放在电 磁力平衡传感器的称盘上，可以测量稳定工况和过渡 过程的动态油耗。测量精度达到±0.1％，并装有采 用高精度标准砝码的自动校正机构。标准砝码直接 放在测量油杯上。

Description

本实用新型涉及由微型计算机控制的采用重量法自动测量内燃机燃油耗的测量仪器（简称“油耗仪”），特别是一种其称重机构采用传感器的油耗仪。

内燃机油耗仪是一种高精度测量一定时间里内燃机消耗的燃油质量的克数，或者测量消耗一定质量燃油所需要的时间秒数的仪器。油耗仪要求的时间和质量测量精度比普通的液体流量计高得多。现有的技术情况如下：

国内目前使用最多的油耗仪是无锡县电子器材厂生产的SYZZ型油耗转速自动测量仪，采用杠杆砝码式自动天平，测量精度为±0.6％。南通市启东测功设备厂研制的无浮力影响的高精度燃油消耗计采用单片微机控制，称重机构采用应变测力传感器，取消测量油杯内所有插入管，消除了插入管的燃油浮力对测量精度的影响（实用新型专利公告号GG86203743），油耗测量精度为±0.5％。奥地利AVL公司730型态燃油耗测量仪是当前国外的代表性产品。根据AVL公司1984年4月出版的油耗仪使用说明书介绍，该油耗仪采用专用微机控制，称重机构采用电容式位移传感器，油耗测量精度为±0.15％，具有动态油耗测量，油管浮力补偿修正，高精度砝码自动校正等多种功能。

本实用新型的目的是提供一种测量精度更高的由微型计算机控制的油耗仪，它可以测量内燃机稳定工况的油耗，也可以测量过渡过程的动态瞬时油耗。

本实用新型的主要技术内容是油耗仪称重机构所用的传感器采用了高精度的电磁力平衡传感器，该传感器运用闭环式电磁力平衡原理，使驱动线圈在磁场中上升的电磁力和秤盘上的负荷相平衡，通过测量线圈中的电流就可以精确地知道负荷的大小。由电磁力平衡传感器组成的高精度智能称重机构在称重0～300g范围内误差≤0.1mg，足以保证油耗仪的测量精度达到±0.1％。由于测量精度高，所以不但可用于测稳定工况油耗，也可以正确地测出过渡过程中很短时间内的动态瞬时油耗。

本实用新型和现有技术相比所具有的优点是测量精高度，测量数据的稳定性、重复性好，使用寿命长，并且具有动态油耗测量，油管浮力补偿修正，高精度砝码自动校正等功能。

图1是电磁力平衡传感器。

图2是油耗仪原理图。

图3是油耗仪的电原理框图。

图4是低通滤波器电路图。

图5是A／D转换器电路图。

以下结合附图详细说明本实用新型的具体技术方案和工作原理。

图1中所示的电磁力平衡传感器是一种高灵敏度传感器。图中秤盘（1）和驱动线圈（5）相连，线圈（5）在由外壳（2）磁钢（3）和极靴（4）组成的磁场中产生一个向上的电磁力。电磁力和秤盘上的负荷相平衡，测量线圈中的电流就可以精确地知道负荷的大小。

图2中电磁力平衡传感器（11）（以下简称“传感器”）的秤盘上放着测量油杯（10）。燃油由箱（6）经三通电磁阀（7）进入油杯。开始测油耗时电磁阀（7）关阀，燃油由油杯中出来经三通电磁阀（8）流向发动机（13）。三通电磁阀（7）和（8）的通断位置由微机控制。不测量油耗时燃油从油箱（6）经电磁阀（7）和（8）直接流向发动机，不经过测量油杯。油杯（10）上面有一个质量为100g的标准砝码，精度等级达到国际E级（高于GB4167－84的一等砝码），误差为±0.05mg。砝码位置由校正机构（12）控制。通过键盘向微型计算机发出校正命令后，微机控制校正机构使砝码落下，进行校正。校正结束后校正机构自动将砝码提起。通过校正可以消除由于纬度不同，重力加速度不同而带来的称量误差。油耗测量的结果由微机输出，用一组数码管实时显示油耗数据。另外还设有打印机接口，可根据需要连接打印机，打印并保存试验结果。油耗测量的精度可以达到±0.1％。测量油杯（10）中插有向发动机供油的出油管，根据燃油的密度和消耗一定质量的燃油后油杯内液面高度的变化可以计算出油管燃油浮力的影响，并用计算机程序软件进行补偿修正，该软件存入微机的内存中。

油耗仪的电原理图如图3所示。传感器秤盘加上负荷后秤盘下降，产生位置偏差。位置检测器将位置偏差转换成偏差电压信号，再经PID调节器（比例、积分、微分调节器）和放大器转换成驱动线圈的电流。只要偏差电压不等于零，电流将继续增大产生电磁力使秤盘上升，直到电磁力和负荷平衡，位置偏差和偏差电压均等于零为止。位置检测机构由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成。

低通滤波器的电路如图4所示。低通滤波器的作用是清除环境中高频干扰信号对仪器的影响，减少称重机构的误差。为了提高输入阻抗选用高输入电阻的运算放大器A，同时后面采用一级射极跟随器T以提高负载能力，减少输出电阻。

模／数转换器采用如图5所示的4 1/2 位A／D转换器。A／D转换精度精度0.01％。由于所要求的油耗测量精度为±0.1％，相当于100g时允许差±0.1g。所以采用十进制4 1/2 位的A／D转换器完全可以满足测量要求。

油耗仪采用微型计算机控制。本实用新型采用定时测重法，定时误差在0.05ms以内。测量稳定工况的油耗时，时间间隔有10，20，30，50，60，80，100秒七种可供选择。测量油耗时由键盘输入测量命令并选定时间间隔T。在微机控制下仪器进入测量准备状态，先使油杯内注满燃油。稳定时间结束后自动测得第一个质量值M1，经过时间T后测量得第2个质量值M2。由微机算出油耗M1－M2／T并实时显示。这时判断油杯内存油是否还够再完成一次测量，如果油量足够则继续重复测量。如果油杯内油量不足，则在计算机控制下从油箱向油杯注油。测量结束后进入由油箱直接向发动机供油的工作状态。

测量内燃机过渡过程的动态瞬时油耗时，油耗仪以1Hz的更新频率重复测量，即每秒钟测一次，并且显示已测过的最后10次测量的平均值，显示频率为2Hz。瞬时油耗测量值可用打印机记录。

本实用新型所述的油耗仪也可以和转速传感器、扭矩传感器等仪器共同组成内燃机性能测试系统，用于测量和显示燃油消耗率（单位为：克／千瓦小时或克／马力小时）。

Claims (2)

1、一种由微型计算机控制的采用重量法自动测量内燃机燃油耗的测量仪器，它包括采用传感器的称重机构，测量油杯，微机控制部分和打印显示部分，其特征是测量油杯直接放在一个由称盘，驱动线圈，磁钢，极靴和外壳组成的电磁力平衡传感器的称盘上。

2、根据权利要求1所述的燃油耗测量仪，其特征是其中称重机构的标准砝码直接放在测量油杯上。

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