CN103196506A - 碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，包括机柜，在该机柜内依次设有第一连通管、流量计、第二连通管和风机，以及电气箱、变频器和控制箱，该碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪是基于碳平衡法技术的汽车燃油消耗间接测量方法，采用排气开式稀释技术，以及内锥流量计实现稀释排气流量的精确计量，建立精确的基于碳平衡技术的汽车燃油消耗、污染物排放计算模型，采用定制的气体分析仪实现稀释排气中三种含碳成分（CO、CO2、HC）的体积浓度的精确测量，整个设备移动性好，使用、维护成本低，在维持高精度的前提下简化了设备的复杂程度、降低了成本、缩短了检测时间。
Description
技术领域
本发明涉及汽车燃料消耗量检测领域，具体的说涉及一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪。
背景技术
目前，世界范围能源紧张，环境污染越来越严重，节能减排已成为我国的基本国策。最新的《节能法》第四十六条明确规定：“国务院有关交通主管部门应当加强对交通运营车船燃料消耗检测的监督管理。”为了加强道路运输车辆节能降耗管理，规范道路运输车辆染料消耗量达标车型车辆参数及配置核查工作，交通部颁布了《道路运输车辆燃料消耗量检测和监督管理办法》、《营运客车燃料消耗限值及测量方法》、《营运货车燃料消耗量限值及测量方法》。
为了对营运车辆燃料消耗量进行监督管理，就必须采取一种切实可行的检测方法，准确检测汽车燃料消耗量，同时需要操作简便。目前，对于汽车燃料消耗量的检测方法主要有直接测量法和间接测量法两大类，直接测量法包括容量法和重量法，间接测量法包括排气直采测量法和基于排气稀释测量法。
直接测量法是将油耗仪串入到发动机的燃料供给系统，车辆在底盘测功机上加载，模拟车辆道路上行驶情况，专用的汽车油耗仪（称重法或容积法）直接计量一定时间或里程里汽车所消耗的燃料体积或质量，检测出车辆的百公里油耗。如活塞 式燃料耗仪就是一种容积式流量计。但由于该方法需要将燃料耗仪串入到汽车发动机的燃料供给系统内，存在诸多问题：①安全问题，由于汽油易挥发，会造成污染和火灾隐患；②影响发动机正常工作和燃料消耗的测试精度，油耗仪串入到油路中后会影响到发动机燃料供给，易产生气泡、泄漏等；③油耗仪的安装连接十分不便，现今汽车用发动机一般不允许用户拆油路，而且拆卸时必须弄清不同车型的油路，连接管路的孔径和长度也可能不匹配，当有回油管路时安装更加麻烦；④安装和测量过程时间较长，尤其电控燃料供给系统，给油耗仪的安装带来困难，并对车辆带来损害。
间接测量法是利用汽车发动机燃料与空气燃烧前和燃烧后的碳质量相等的质量守恒定律测算到汽车的燃料消耗量。其中，排气直采测量法通过排气流量计直接测量发动机排气流量，通过排气直采分析排气中CO2、CO、HC的实际浓度。但该方法尚存在以下不足：①排气中含有大量的水，气样在输送过程中会发生冷凝现象，分析仪测量也要去水；②排气存在气动波动、温度很高，造成很难精确计量排气流量，从而影响测量结果的准确性；③发动机不同工况的排气流量变化范围很大，常规流量计的量程比很难满足；④取样接头与排气管需要实现密封联接，但由于汽车排气管有大有小，同时温度较高，快速且可靠的密封联接十分困难；⑤测量误差较大，很难将测量误差控制在5%以内。
排气稀释测量法是将排气与空气稀释后测量排气的流量含碳成分浓度，由于操作简单，受到青睐。美国、日本等发达国家在70年代中期就对基于碳平衡法理论的汽车油耗检测系 统进行了大量的研究，但均采用定容取样（即将汽车排气全部收集起来,经过一系列处理, 测出其中的碳量），并取得了一些成果及试验数据，结果表明，该方法测汽车油耗是完全可行的，并且可以在检测汽车排气排放的同时进行。但该检测系统设备庞大、复杂、昂贵，而且无法实现快速检测。采用这种检测系统进行油耗量检测仅仅局限于实验室中，难以在实际中广泛应用。在国内，由于技术上的落后，对汽车燃料经济性的检测重视较晚，直到1991 年10 月1 日交通部才颁布实施了涉及车辆燃料消耗检测的法规—《汽车运输业综合性能检测站管理办法》，规定采用的测量方法也均为容积法和重量法。用碳平衡法原理测油耗并没有引起重视。随着电控汽油喷射技术、柴油电控燃料供给系统已经开始在汽车发动机上普及，迫切需要实现对汽车燃料经济性实现不解体测量和评价。传统的重量法、容积法直接测量汽车的燃料消耗已不能满足需要。因此，研究汽车性能检测线燃料消耗测试新方法，开发相关的测试设备，实现汽车燃料消耗的快速测量是十分迫切和必要的。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，以使我国在用汽车的实际燃油消耗和排放性能得到正确的评价和监控，为实现道路运输车辆的节能减排提供必要的手段和强有力的支撑。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，包括机柜，在所述机柜内依次设有第一连通管、流量计、第二连通管和风机，所述机柜的两 侧面上分别设有三通管和出气管，该三通管的两个支管伸出所述机柜侧面外，该三通管的主管依次经所述第一连通管、流量计、第二连通管连通所述风机入口，该风机的出口与所述出气管连通；所述风机为流入所述三通管、第一连通管、流量计、第二连通管和出气管内的气体输送提供动力；在所述机柜内位于所述流量计上方设有电气箱、变频器和控制箱，所述电气箱为所述控制箱提供电力，所述变频器驱动所述风机并对所述风机电机进行调速控制以实现汽车排气的稀释比调节，所述控制箱内设控制器对汽车燃料消耗量测试过程进行控制，并采集稀释排气流经流量计的节流体前后的差压信号、以及进口压力信号和进口温度信号并计算得到稀释排气的流量；在所述流量计的前端布置有稀释排气分析取样口，所述控制箱内设有分析仪模块，该分析仪模块中有取样泵，所述分析仪模块通过分析取样口抽取一定流速的稀释排气到该分析仪模块的分析气体室内并测量出稀释排气中含碳成分的浓度；所述控制器根据采集到的稀释排气的流量和稀释排气中含碳成分的浓度，以碳平衡法计算出汽车燃料消耗量。
作为本发明的进一步改进，所述流量计为锥形流量计，该锥形流量计的底面开口正对汽车尾气的吸入方向，所述控制器分别采集流经该锥形流量计的节流体的前部和后部的压差信号以及该流量计入口处的温度和压力信号。
作为本发明的进一步改进，所述第一连通管、流量计和第二连通管位于同一条直线上。
作为本发明的进一步改进，所述第一连通管和第二连通管均为硅胶软管，所述流量计下方设有支撑件连接到所述机柜底 面上。
作为本发明的进一步改进，所述控制器内设有气体采样分析控制与处理模块，所述控制器能够控制切换进入所述分析仪模块的分析气体通路，所述分析仪模块内设有恒温控制装置，并以2Hz频率测量进入气室的气样的含碳成分浓度值，并发送给所述控制器；所述控制器针对稀释排气含碳成分浓度特点，能够设置所述气体采样分析控制与处理模块中含碳成分测量的量程。
作为本发明的进一步改进，在所述柜体的左侧面上分别设有上侧风机和下侧风机，在所述柜体的右侧面上设有通风口，该上侧风机和下侧风机分别经所述柜体内部连通所述通风口。
作为本发明的进一步改进，在所述柜体的前侧面上设有电源开关、显示屏、键盘折叠板、应急按钮和提示灯。
作为本发明的进一步改进，在所述柜体的底侧面下设有四个对称分布的脚轮。
本发明的有益效果是：该碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪是基于碳平衡法技术的汽车燃油消耗间接测量方法，采用排气开式稀释技术，以及内锥流量计实现稀释排气流量的精确计量，建立精确的基于碳平衡技术的汽车燃油消耗、污染物排放计算模型，采用定制的气体分析仪实现稀释排气中三种含碳成分（CO、CO2、HC）的体积浓度的精确测量，整个设备移动性好，使用、维护成本低，在维持高精度的前提下简化了设备的复杂程度、降低了成本、缩短了检测时间。
附图说明
图1为本发明结构示意图之一；
图2为本发明结构示意图之一；
图3为本发明结构示意图之三；
图4为本发明所述流量计剖面结构示意图。
结合附图，作以下说明：
1——机柜 2——第一连通管
3——流量计 4——第二连通管
5——风机 6——三通管
7——出气管 8——电气箱
9——变频器 10——控制箱
11——支撑件 12——上侧风机
13——下侧风机 14——通风口
15——电源开关 16——显示屏
17——键盘折叠板 18——应急按钮
19——提示灯 20——脚轮
具体实施方式
结合附图，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
如图1、2、3所示，一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，包括机柜1，在所述机柜内依次设有第一连通管2、流量计3、第二连通管4和风机5，所述机柜的两侧面上分别设有三通管6和出气管7，该三通管的两个支管伸出所述机柜侧面外，该 三通管的主管依次经所述第一连通管、流量计、第二连通管连通所述风机入口，该风机的出口与所述出气管连通；所述风机为流入所述三通管、第一连通管、流量计、第二连通管和出气管内的气体输送提供动力；在所述机柜内位于所述流量计上方设有电气箱8、变频器9和控制箱10，所述电气箱为所述控制箱提供电力，所述变频器驱动所述风机并对所述风机电机进行调速控制以实现汽车排气的稀释比调节，所述控制箱内设控制器对汽车燃料消耗量测试过程进行控制，并采集稀释排气流经流量计的节流体前后的差压信号、以及进口压力信号和进口温度信号并计算得到稀释排气的流量；在所述流量计的前端布置有稀释排气分析取样口，所述控制箱内设有分析仪模块，该分析仪模块中有取样泵，所述分析仪模块通过分析取样口抽取一定流速的稀释排气到该分析仪模块的分析气体室内并测量出稀释排气中含碳成分的浓度；所述控制器根据采集到的稀释排气的流量和稀释排气中含碳成分的浓度，以碳平衡法计算出汽车燃料消耗量。
工作时，先将待检测汽车尾气管连通到三通管的一个支管上，三通管的另一个支管用于吸入空气，汽车尾气和吸入的空气在第一连通管内进行混合，经流量计采集后再经第二连通管和出气管排出。控制箱控制器控制分析仪取样稀释空气测量背景空气中的含碳成分浓度，然后再切换到取样稀释排气，控制分析仪取样稀释排气测量稀释排气中含碳成分的浓度，同时流量计测量得到稀释排气的流量。同时，控制箱控制器通过串行通讯接口获取从底盘测功机控制系统发送过来的汽车在底盘测功机上的运行车速。当采集这些数据一段时间后，控制箱控 制器对采集到的数据进行处理，计算得到汽车的燃料消耗量。
优选的，所述流量计为锥形流量计，该锥形流量计的底面开口正对汽车尾气的吸入方向，所述控制器分别采集流经该锥形流量计的节流体的前部和后部的压差信号以及该流量计入口处的温度和压力信号。
优选的，所述第一连通管2、流量计3和第二连通管4位于同一条直线上。
优选的，所述第一连通管2和第二连通管4均为硅胶软管，所述流量计下方设有支撑件11连接到所述机柜底面上。硅胶软管可以有效起到整个测试仪在工作状态下的减震作用。
优选的，所述控制器内设有气体采样分析控制与处理模块，所述控制器能够控制切换进入所述分析仪模块的分析气体通路（稀释气体、背景空气、标定气体），所述分析仪模块内设有恒温控制装置（工作过程中使气体分析模块保持恒温，提高测量精度），并以2Hz频率测量进入气室的气样的含碳成分浓度值，并发送给所述控制器；所述控制器针对稀释排气含碳成分浓度特点，能够设置所述气体采样分析控制与处理模块中含碳成分测量的量程。
优选的，在所述柜体的左侧面上分别设有上侧风机12和下侧风机13，在所述柜体的右侧面上设有通风口14，该上侧风机和下侧风机分别经所述柜体内部连通所述通风口。这样，通过采用热气流与冷气流对流交换结构，可以实现快速有效散热。
优选的，在所述柜体的前侧面上设有电源开关15、显示屏16、键盘折叠板17、应急按钮18和提示灯19。
优选的，在所述柜体的底侧面下设有四个对称分布的脚轮20，便于测试仪的移动。
Claims (8)
1.一种碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，包括机柜（1），其特征在于：在所述机柜内依次设有第一连通管（2）、流量计（3）、第二连通管（4）和风机（5），所述机柜的两侧面上分别设有三通管（6）和出气管（7），该三通管的两个支管伸出所述机柜侧面外，该三通管的主管依次经所述第一连通管、流量计、第二连通管连通所述风机入口，该风机的出口与所述出气管连通；所述风机为流入所述三通管、第一连通管、流量计、第二连通管和出气管内的气体输送提供动力；在所述机柜内位于所述流量计上方设有电气箱（8）、变频器（9）和控制箱（10），所述电气箱为所述控制箱提供电力，所述变频器驱动所述风机并对所述风机电机进行调速控制以实现汽车排气的稀释比调节，所述控制箱内设控制器对汽车燃料消耗量测试过程进行控制，并采集稀释排气流经流量计的节流体前后的差压信号、以及进口压力信号和进口温度信号并计算得到稀释排气的流量；在所述流量计的前端布置有稀释排气分析取样口，所述控制箱内设有分析仪模块，该分析仪模块中有取样泵，所述分析仪模块通过分析取样口抽取一定流速的稀释排气到该分析仪模块的分析气体室内并测量出稀释排气中含碳成分的浓度；所述控制器根据采集到的稀释排气的流量和稀释排气中含碳成分的浓度，以碳平衡法计算出汽车燃料消耗量。
2.根据权利要求1所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：所述流量计为锥形流量计，该锥形流量计的底面开口正对汽车尾气的吸入方向，所述控制器分别采集流经该锥形流量计的节流体的前部和后部的压差信号以及该流量计入口处的温度和压力信号。
3.根据权利要求1或2所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：所述第一连通管（2）、流量计（3）和第二连通管（4）位于同一条直线上。
4.根据权利要求3所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：所述第一连通管（2）和第二连通管（4）均为硅胶软管，所述流量计下方设有支撑件（11）连接到所述机柜底面上。
5.根据权利要求1所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：所述控制器内设有气体采样分析控制与处理模块，所述控制器能够控制切换进入所述分析仪模块的分析气体通路，所述分析仪模块内设有恒温控制装置，并以2Hz频率测量进入气室的气样的含碳成分浓度值，并发送给所述控制器；所述控制器针对稀释排气含碳成分浓度特点，能够设置所述气体采样分析控制与处理模块中含碳成分测量的量程。
6.根据权利要求1所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：在所述柜体的左侧面上分别设有上侧风机（12）和下侧风机（13），在所述柜体的右侧面上设有通风口（14），该上侧风机和下侧风机分别经所述柜体内部连通所述通风口。
7.根据权利要求1所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：在所述柜体的前侧面上设有电源开关（15）、显示屏（16）、键盘折叠板（17）、应急按钮（18）和提示灯（19）。
8.根据权利要求1所述的碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪，其特征在于：在所述柜体的底侧面下设有四个对称分布的脚轮（20）。
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