【正文】 姓 名 : 導 師 姓 名 : 開 題 時 間 : 2020 年 2 月 28 日 指導委員會 審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 學生姓名 院系 汽車 與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程 B071 指導教師姓名 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否 外聘 □是 □√ 否 題目名稱 基于失重法的汽車油耗檢測儀器設(shè)計 一、 課題研究 現(xiàn)狀、 選題 目的 和意義 1課題研究 現(xiàn)狀 目前，在汽車道路試驗中，測量汽車油耗的方法，可歸納為兩大類。 (1)直接測量法，指拆開汽車發(fā)動機油路，接人流量測量設(shè)備，直接測得燃料消耗量。具體可分為兩種：容積法：單位時間內(nèi)消耗燃油體積；重量法：單位時間內(nèi)消耗燃油重量。它們的共同特點是：①測量精度較高；②操作 復雜、費時；③破壞車輛原有油路結(jié)構(gòu)。 (2)間接測量法，即碳平衡法，不拆解發(fā)動機油路，利用汽油中的含碳量和燃燒后尾氣排放的含碳量不變，只要測出單位時間內(nèi)尾氣含碳量與汽油中含碳量相比，即可計算得到燃油消耗量。這類測量方法的特點是：①不需拆解被測車輛，適應汽車不解體檢測的發(fā)展方向；②可以和汽車排放檢測相結(jié)合；③油耗測量精度沒有直接測量法高。少數(shù)幾個大的科研單位雖然從國外引進了一些相關(guān)設(shè)備，由于所需設(shè)備龐大、昂貴而復雜、不可攜帶，還沒有引起重視。 國內(nèi)汽車油耗智能檢測技術(shù)研究狀況 國內(nèi)技術(shù)落后，對汽車燃油 經(jīng)濟性的檢測重視較晚，到 1991 年 10 月 1 日交通部才頒布實施涉及車輛燃油消耗檢測的法規(guī)《汽車運輸業(yè)綜合性能檢測站管理辦法：》，規(guī)定采用的測量方法為容積法和重量法。汽車油耗檢測可通過汽車道路試驗，也可在室內(nèi)底盤測功試驗臺上模擬路試來檢測。在汽車道路試驗中，一般汽油車常用容積法測量油耗，柴油車常用質(zhì)量法測量油耗。目前的油耗儀多為體積式的， FP一 214 型活塞式流量傳感器、禍輪流量儀、數(shù)字式油耗一轉(zhuǎn)速自動測量及四活塞式流量計儀等。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件性能的不斷提高，虛擬實驗技術(shù)也開始用來進行車輛經(jīng)濟性方面 的研究。虛擬實驗系統(tǒng)的類型可分為純軟件型和硬件在環(huán)型。純軟件型系統(tǒng)僅利用軟件完成整個系統(tǒng)仿真，它把實驗環(huán)境、實驗對象全部抽象為數(shù)學模型。其重點在于抽象的數(shù)學模型和軟件技術(shù)；硬件在環(huán)型系統(tǒng)是指將實物硬件嵌入仿真系統(tǒng)的實時動態(tài)仿真技術(shù)，其強調(diào)軟硬件SY025BY2 技術(shù)及電子技術(shù)的結(jié)合，獲取的一些關(guān)鍵信號由真實硬件發(fā)出，比純軟件方式可信度高。研究開發(fā)的智能油耗檢測儀既要能用于汽車發(fā)動機在不同工況時的油耗數(shù)據(jù)的測量。及車輛行駛的等速油耗、加速油耗、變工況油耗及百公里油耗測試，尤其是瞬時油耗測試的智能型快速檢測儀器；同時還要將先進的 智能傳感器技術(shù)和智能儀表技術(shù)應用于液體流量檢測與顯示，集機、電、液于一體，提高檢測與顯示精度和檢測的自動化程度，滿足生產(chǎn)實際的需要。目前逐步投入市場的代表性的產(chǎn)品有以下幾種：國產(chǎn) CTM一 8A汽車綜合測試儀是以微型計算機為核心，用于汽車動力性能和經(jīng)濟性能的測試，采用兩個流量傳感器，可進行電噴車的等速油耗、加速油耗、六工況油耗、百公里油耗測試；淄博無線電廠生產(chǎn)的 WYH— B型微電腦多功能油耗儀，用于檢測汽車拖拉機的動力性能、經(jīng)濟性能、操縱性能及拖拉機牽引性能。測試項目采用菜單操作，系統(tǒng)內(nèi)置 40列微型打印機，可將測 試結(jié)果及測試數(shù)據(jù)打印出來； EPF— A 型發(fā)動機功率、油耗綜合測試儀。該產(chǎn)品采用無外載測功法，配接轉(zhuǎn)速和油耗傳感器，用來測量發(fā)動機功率、比油率、百公里油耗、怠速轉(zhuǎn)速、機油壓力、異響．控制軟件在 Windows下運行，操作簡便，測量數(shù)據(jù)可進行存儲和打印，并具有聯(lián)機通訊功能。 國外汽車工業(yè)發(fā)達國家，較重視環(huán)保與節(jié)能。其車輛油耗檢測技術(shù)較先進，投入的人力和財力也較多，并大量采用了傳感技術(shù)和微電腦技術(shù)，正在大力研發(fā)智能型油耗檢測裝置，其功能、測試項目、精度、顯示方式都在不斷發(fā)展與完 善之中，成本逐漸趨向合理。美國、日本等發(fā)達國家在 70年代中期就對基于碳平衡法理論的汽車油耗檢測系統(tǒng)進行了大量的研究，并取得了～些成果及試驗數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，該方法測汽車油耗完全可行，并且可以在檢測汽車尾氣排放的同時進行，但該檢測系統(tǒng)設(shè)備龐大、復雜，而且無法實現(xiàn)快速檢測。采用這種檢測系統(tǒng)進行油耗量檢測僅局限于實驗室中，難以在實際中廣泛應用。 本設(shè)計主要是基于失重法原理采用瞬時流量測量的概念，采用數(shù)字信號處理手段，設(shè)計出一種新型的智能油耗檢測儀，既能同時滿足汽油車和柴油車的檢測，又能適應各種工況，并且具有較高的精 度和較低的成本。如圖 1所示， 密封貯油罐固定于質(zhì)量傳感器之上 ,質(zhì)量傳感器輸出與油罐內(nèi)的燃油質(zhì)量成正比的電信號： ()cfU kW k W W? ? ? 式中： WC為油罐自重 。 Wf 為罐內(nèi)燃油質(zhì)量 。 W為貯油罐總質(zhì)量 圖 1 失重法測量原理 1密封貯油罐 2質(zhì)量傳感器 3信號處理 4電路電磁閥 5供油管 6出油管 7旁通管 測量時 ,傳感器輸出的電壓信號隨著油罐中燃油的消耗而降低。對測量過程傳 感器輸出的電壓信號求導， k為儀表常數(shù)： dU dWk kGdt dt? ? ? 上式表明，測量過程傳感器輸出電壓信號的導數(shù)與燃油消耗的質(zhì)量流量成正比這一關(guān)系構(gòu)成本油耗儀設(shè)計的理論基礎(chǔ)，也是在測量原理上與其它采用重量傳感器制作的油耗儀本質(zhì)上的區(qū)別。根據(jù)這一原理設(shè)計的油耗儀，不僅能夠按照現(xiàn)行內(nèi)燃機試驗規(guī)范精確測量規(guī)定的時間段內(nèi)內(nèi)燃機的平均燃油消耗率，而且還能實時輸出瞬態(tài)燃油消耗率數(shù)據(jù)，提供試驗過程燃油消耗率的動態(tài)檢測，并為變工況內(nèi)燃機臺架試驗提供有效的油耗測量手段。 2課題研究目的 和意義 （ 1） 我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車有保有量大幅增加。 隨著近幾年我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和國民生活水平的快速提高，汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車的產(chǎn)銷量和保有量都大幅增加， 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計， 2020 年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷量分別達 1826 萬和 1806萬輛 ，汽車保有量突破 7000萬輛，隨著汽車走進千家萬戶，一系列問題也日益凸顯。 能源是發(fā)展生產(chǎn)和提高生活水平的物質(zhì)基礎(chǔ)。汽車主要能源是石油產(chǎn)品中的汽油和柴油。而作為汽車用油來源的石油，其儲量是有限的， 2020年， 我 國石油產(chǎn)量為 20301萬噸， 而全國石油消耗量為 ， 占全年石油消耗量 的 45%，當年 我 國石油對外依存度為 55%。 隨著我國汽車保有量的逐年增加，石油消耗日益增長，石油能源短缺迫使人們關(guān)注汽車燃料經(jīng)濟性及檢測