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![一种容积式油耗检测装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/eb7e2d2daa00b52acec7ca99.png)
专利名称：一种容积式油耗检测装置
专利类型：实用新型专利
发明人：吉明珠,王建宇,白琳,祁玉玲,刘丁确,段鑫磊,乔欢乐,苏佩佩
申请号：CN201921543126.8
申请日：20190917
公开号：CN210242883U
公开日：
20200403
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种容积式油耗检测装置，包括液槽和位于液槽内的气囊，所述气囊具有气囊顶板，气囊顶板连接有与所述气囊相通的通气管，所述通气管的末端连接有连通式油箱盖，所述气囊顶板还连接有推杆，所述液槽上方固定连接有伺服直线电机，所述伺服直线电机与推杆传动链接，所述液槽之内还设置有液位传感器，所述液位传感器和伺服直线电机之间连接有控制气囊顶板下表面与液位面平齐的控制器。
该装置相比于传统容积式测试方法，无需在现有设备上拆卸油路，安装简便，省工省力。
申请人：河北省机械科学研究设计院
地址：050051 河北省石家庄市新华区合作路81号
国籍：CN
代理机构：石家庄新世纪专利商标事务所有限公司
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DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2013.01.017新型电控容积式发动机油耗仪设计黄展华,黄 键,张庆永(华侨大学机电学院,福建厦门 361021)摘要:采用2个小型计量容器“接力”供油的原理,设计了一种具有较高精度并可实时测定油耗且无需流量传感器的新型容积式油耗仪,进行了硬件电路和软件算法的设计,分析并验证了该设计的可行性。
关键词:容积式油耗仪;接力;硬件电路;软件;可行性中图分类号:TH39 文献标识码:A 文章编号:2095-509X (2013)01-0064-03 汽车燃油消耗量是汽车燃油经济性的重要评价指标,国内外很多专家学者都对其测量方法作了大量的研究。
采用直接测量燃油消耗体积的方法称为容积法,目前容积式油耗仪主要有旋转活塞式[1]、腰轮式、椭圆齿轮式、螺旋转子式等形式,其特点是采用不同形式的燃油流量传感器进行油耗测量。
本文旨在开发一种具有较高精度且无需流量传感器亦可实现实时油耗检测的新型容积式油耗仪。
1 油耗测量原理及可行性分析1.1 油耗仪设计的总体思路采用2个小型计量容器为发动机“接力”供油;采用2组光电传感器实时监测这2个计量容器中燃油的油面位置,并转化为实时燃油消耗量信号。
1.2 油耗仪装置设计油耗仪装置设计如图1所示。
采用光电管测量2个计量管的油面信号;采用电磁阀5,10,11控制2个计量管的充油和供油次序;采用单片机系统对电磁阀5,10,11进行控制。
1.3 油耗测量原理如图1所示,电磁阀11作为总阀控制整个油路的充油;通过控制电磁阀10可以控制对2个计量管的充油次序;通过控制电磁阀5可以控制2个计量管的供油次序;光电管4用于检测2个计量管的油面信号。
1—外置油箱;2—计量管;3—光电管;4—浮子(不透光);5—换向阀;6—发动机;7—发动机回油管;8—油箱;9—排气阀;10—换向阀;11—开关阀图1 体积式油耗仪原理图在油耗仪运行的过程中,2个计量管交替地对发动机进行供油。
摘要随着我国汽车保有量的不断增加，汽油、柴油等非再生资源的逐渐减少，加之环境保护意识的逐渐加强，使人们更加关心车辆油耗，而且要求限制车辆用油量的呼声也越来越强烈。
开发能快速、准确测量汽车在各种工况下的油耗的新技术，已成为一项重要的课题。
本文在分析和总结目前国内外车辆油耗检测仪器普遍存在的问题的基础上，根据油耗检测技术现有的技术水平和发展趋势，采用单片机技术，研制基于容积法的汽车油耗检测仪器。
主要内容包括汽车油耗快速检测仪器的硬件选择与设计，系统控制电路的设计构建汽车油耗智能检测系统，建立汽车油耗检测的数学模型，根据仪器功能要求进行软件的选择与设计，最后选择语言编写控制程序。
关键字：容积法；油耗；单片机；汇编语言；设计ABSTRACTWith the cars in the ever-increasing, petrol, diesel and other non-renewable resources gradually reduced, in addition to the gradual strengthening of environmental awareness, it is more concerned about fuel consumption of vehicles, vehicle fuel consumption to limit the voices have become stronger and stronger. To develop rapid, accurate measurement of vehicle fuel consumption in various operating conditions of the new technologies, has become an important topic.In this paper, analysis and summary of vehicle fuel consumption at home and abroad the issue of widespread detection technique based on the fuel consumption of detection technology and the technological level of existing development trends, the use of single-chip technology, the development of intelligent vehicle fuel consumption testing software. Include motor vehicle fuel consumption to build mathematical model of intelligent detection systems, detection systems based on vehicle fuel consumption and the mathematical model of the design of vehicle fuel consumption testing software and software unit testing and integration testing, the overall test hardware. At the same time, the system anti-jamming measures.Intelligent vehicle fuel consumption testing of software delivered by calculating the fuel flow sensor flow pulse signal, can measure the fuel consumption of motor vehicles 100 kilometers.Key words：Fuel consumption; Single chip; Assembly language; Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 国内外的油耗仪研究状况及发展趋势 (7)1.2.1 国内外研究状况 (7)1.2.2 发展趋势 (10)1.3 课题研究目的和意义 (10)第2章基于容积法的汽车油耗仪的总体技术方案 (13)2.1仪器的功能及要求 (13)2.2总体设计方案的确定 (13)2.2.1仪器总体方案的确定 (13)2.2.2 仪器的组成和原理 (14)2.3 本章小结 (18)第3章基于容积法的汽车油耗仪中硬件的设计与选择 (19)3.1 流量传感器的选择 (19)3.1.1 主要功能 (19)3.1.2 类型及检测方法 (19)3.1.3 传感器的选择原则 (21)3.1.4 流量检测数学模型的建立 (21)3.2 单片机的选择 (22)3.2.1 单片机的匹配原则 (22)3.2.2 MCS196单片机的特点 (23)3.3扩展芯片的选择与匹配 (25)3.4 显示器的选择与电路接口设计 (29)3.5打印机的选择与电路接口设计 (31)3.6 电源及其它元器件的选择与匹配 (33)3.7 本章小结 (40)第4章基于容积法的汽车油耗仪软件设计 (42)4.1软件系统的作用 (42)4.2 软件系统的设计方案 (42)4.2.1 软件系统的功能 (42)4.2.2 软件编程语言的选择 (43)4.2.3 软件系统的主程序的设计 (45)4.2.4 软件系统的模块设计 (47)4.3系统抗干扰设计 (52)4.3.1干扰的来源 (52)4.3.2 抗干扰的措施 (53)4.4 本章小结 (55)第5章基于容积法的汽车油耗仪机械部分设计 (56)5.1 壳体材料的选择 (56)5. 2 外型尺寸的确定 (58)5.3 控制面板的设计 (59)5.4 数据线接口的设计 (60)5.5 内部芯片的安装 (62)5.6 本章小结 (63)结论 (64)参考文献 (65)致谢 (67)附录A (68)附录B.................................................. 错误！未定义书签。
专利名称：容积式台架电喷油耗仪专利类型：实用新型专利
发明人：陈祖福
申请号：CN201020243689.8
申请日：20100629
公开号：CN201697668U
公开日：
20110105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种容积式台架电喷油耗仪，包括连续为电喷发动机喷油器提供稳定压力油液的稳油箱和向稳油箱连续供油的蓄油、油耗量测量状态下代替蓄油箱向稳油箱内连续供油且上部开口的容器管、油耗量测量状态下对容器管内供油量进行检测的供油量检测单元和精确测量油耗量的测量控制系统；稳油箱上开有保证其内部气压与容器管和蓄油箱内部气压相等的通气孔；稳油箱与蓄油箱间、容器管和蓄油箱间及容器管和稳油箱间均通过供油管道连接，供油管道上均装有由测量控制系统控制的电磁阀。
本实用新型结构简单、成本低、拆装方便且设计合理、自动化程度高、测量数据准确、不影响发动机预运转工作，能有效解决现有容积式油耗仪存在的多种缺陷和不足。
申请人：中国兵器装备集团摩托车检测技术研究所
地址：710032 陕西省西安市灞桥区米秦路6号
国籍：CN
代理机构：西安创知专利事务所
代理人：谭文琰
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毕业设计（论文）开题报告图1 失重法测量原理1-密封贮油罐 2-质量传感器 3-信号处理4-电路电磁阀 5-供油管 6-出油管 7-旁通管测量时,传感器输出的电压信号随着油罐中燃油的消耗而降低。
对测量过程传感器输出的电压信号求导，k为仪表常数：dU dWk kG==-dt dt上式表明，测量过程传感器输出电压信号的导数与燃油消耗的质量流量成正比这一关系构成本油耗仪设计的理论基础，也是在测量原理上与其它采用重量传感器制作的油耗仪本质上的区别。
根据这一原理设计的油耗仪，不仅能够按照现行内燃机试验规范精确测量规定的时间段内内燃机的平均燃油消耗率，而且还能实时输出瞬态燃油消耗率数据，提供试验过程燃油消耗率的动态检测，并为变工况内燃机台架试验提供有效的油耗测量手段。
2课题研究目的和意义（1）我国汽车行业发展迅速，汽车有保有量大幅增加。
随着近几年我国经济的快速发展和国民生活水平的快速提高，汽车行业发展迅速，汽车的产销量和保有量都大幅增加，据中国汽车工业协会统计，2010年国内汽车产销量分别达1826万和1806万辆，汽车保有量突破7000万辆，随着汽车走进千家万户，一系列问题也日益凸显。
能源是发展生产和提高生活水平的物质基础。
汽车主要能源是石油产品中的汽油和柴油。
而作为汽车用油来源的石油，其储量是有限的，2010年，我国石油产量为20301万吨，而全国石油消耗量为4.07亿吨，占全年石油消耗量的45%，当年我国石油对外依存度为55%。
随着我国汽车保有量的逐年增加，石油消耗日益增长，石油能源短缺迫使人们关注汽车燃料经济性及检测手段的准确性。
要达到节约用油，降低能耗的目的，除广泛采用新材料、新工艺提高汽车性能外，主要应加强管理和监督。
①制定法规，限制新生产汽车的燃油消耗量。
70 年代能源危机后，各国纷纷制定本国的汽车油耗。
车辆油耗监测系统设计随着汽车的普及和交通运输的不断发展，车辆油耗的控制和监测变得越来越重要。
为了更好地提高车辆的能源利用率，减少燃油消耗，设计一个有效的车辆油耗监测系统是至关重要的。
首先，车辆油耗监测系统需要包括一个精确的油耗测量装置。
这个装置可以通过传感器或者计算机算法来实现。
传感器可以安装在燃油箱中，通过测量油箱中的油位和油量的变化来计算油耗。
另外，计算机算法可以根据车辆的行驶距离、速度和油箱容量等参数来估算油耗。
通过这两种方式的结合，可以提供更加准确和可靠的油耗数据。
其次，车辆油耗监测系统还需要一个实时的数据记录和显示系统。
这个系统可以将油耗数据记录下来，并且通过仪表盘显示给驾驶员。
这样，驾驶员可以随时了解车辆的油耗情况，并且可以根据实际情况进行调整。
比如，如果油耗过高，驾驶员可以适当减少车速或者换挡时机，以降低油耗。
通过实时数据的记录和显示，可以帮助驾驶员更好地控制油耗，提高车辆的能源利用效率。
此外，车辆油耗监测系统还可以设计一个油耗统计和分析功能。
通过对油耗数据的统计和分析，可以帮助车主和管理人员更好地了解车辆的油耗情况，并且可以进行油耗的比较。
比如，可以对不同车辆、不同驾驶员或者不同路段的油耗进行比较，以找出油耗高的原因，并采取相应的措施进行改善。
这样可以提高车辆的能源利用率，减少燃油消耗。
综上所述，车辆油耗监测系统的设计对于提高车辆的能源利用率和减少燃油消耗具有重要意义。
通过精确的油耗测量装置、实时的数据记录和显示系统以及油耗统计和分析功能，可以有效地监测和控制车辆的油耗，提高车辆的经济性和环保性。
相信随着技术的不断发展，车辆油耗监测系统将会越来越普及，并且对于交通运输行业的发展将起到积极的推动作用。
容积式油耗仪操作方法
容积式油耗仪是一种用于测量内燃机燃油消耗量的设备。
下面是容积式油耗仪的操作方法：
1. 准备工作：
a. 将容积式油耗仪固定在测试台上并接通电源。
b. 将油箱中的汽油加满，并确保油管和油嘴无堵塞。
2. 设置测试参数：
a. 根据内燃机的需求，设置测试时间和转速范围。
b. 确定测试装置的初始读数和初始温度。
3. 开始测试：
a. 启动内燃机并使其运行至设定的转速范围。
b. 打开容积式油耗仪的阀门以使油流经油耗仪，开始计量。
c. 让内燃机在设定的转速范围内运转一段时间，期间记录转速和测试时间。
4. 结束测试：
a. 测试时间到达设定值时，关闭内燃机。
b. 关闭油耗仪的阀门，停止计量。
5. 计算结果：
a. 用初始读数和结束读数计算出过程中的累计油耗量。
b. 考虑到温度和压力的影响，进行修正计算。
c. 根据测试时间和修正后的油耗量计算出实际油耗率。
请注意，容积式油耗仪的具体操作方法可能会因不同的设备而略有不同。
使用前请阅读并遵守相关设备的操作手册和安全操作规程。
摘要随着我国汽车保有量的不断增加，汽油、柴油等非再生资源的逐渐减少，加之环境保护意识的逐渐加强，使人们更加关心车辆油耗，而且要求限制车辆用油量的呼声也越来越强烈。
开发能快速、准确测量汽车在各种工况下的油耗的新技术，已成为一项重要的课题。
本文在分析和总结目前国内外车辆油耗检测仪器普遍存在的问题的基础上，根据油耗检测技术现有的技术水平和发展趋势，采用单片机技术，研制基于容积法的汽车油耗检测仪器。
主要内容包括汽车油耗快速检测仪器的硬件选择与设计，系统控制电路的设计构建汽车油耗智能检测系统，建立汽车油耗检测的数学模型，根据仪器功能要求进行软件的选择与设计，最后选择语言编写控制程序。
关键字：容积法；油耗；单片机；汇编语言；设计ABSTRACTWith the cars in the ever-increasing, petrol, diesel and other non-renewable resources gradually reduced, in addition to the gradual strengthening of environmental awareness, it is more concerned about fuel consumption of vehicles, vehicle fuel consumption to limit the voices have become stronger and stronger. To develop rapid, accurate measurement of vehicle fuel consumption in various operating conditions of the new technologies, has become an important topic.In this paper, analysis and summary of vehicle fuel consumption at home and abroad the issue of widespread detection technique based on the fuel consumption of detection technology and the technological level of existing development trends, the use of single-chip technology, the development of intelligent vehicle fuel consumption testing software. Include motor vehicle fuel consumption to build mathematical model of intelligent detection systems, detection systems based on vehicle fuel consumption and the mathematical model of the design of vehicle fuel consumption testing software and software unit testing and integration testing, the overall test hardware. At the same time, the system anti-jamming measures.Intelligent vehicle fuel consumption testing of software delivered by calculating the fuel flow sensor flow pulse signal, can measure the fuel consumption of motor vehicles 100 kilometers.Key words：Fuel consumption; Single chip; Assembly language; Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 国内外的油耗仪研究状况及发展趋势 (7)1.2.1 国内外研究状况 (7)1.2.2 发展趋势 (10)1.3 课题研究目的和意义 (10)第2章基于容积法的汽车油耗仪的总体技术方案 (13)2.1仪器的功能及要求 (13)2.2总体设计方案的确定 (13)2.2.1仪器总体方案的确定 (13)2.2.2 仪器的组成和原理 (14)2.3 本章小结 (18)第3章基于容积法的汽车油耗仪中硬件的设计与选择 (19)3.1 流量传感器的选择 (19)3.1.1 主要功能 (19)3.1.2 类型及检测方法 (19)3.1.3 传感器的选择原则 (21)3.1.4 流量检测数学模型的建立 (21)3.2 单片机的选择 (22)3.2.1 单片机的匹配原则 (22)3.2.2 MCS196单片机的特点 (23)3.3扩展芯片的选择与匹配 (25)3.4 显示器的选择与电路接口设计 (29)3.5打印机的选择与电路接口设计 (31)3.6 电源及其它元器件的选择与匹配 (33)3.7 本章小结 (40)第4章基于容积法的汽车油耗仪软件设计 (42)4.1软件系统的作用 (42)4.2 软件系统的设计方案 (42)4.2.1 软件系统的功能 (42)4.2.2 软件编程语言的选择 (43)4.2.3 软件系统的主程序的设计 (45)4.2.4 软件系统的模块设计 (47)4.3系统抗干扰设计 (52)4.3.1干扰的来源 (52)4.3.2 抗干扰的措施 (53)4.4 本章小结 (55)第5章基于容积法的汽车油耗仪机械部分设计 (56)5.1 壳体材料的选择 (56)5. 2 外型尺寸的确定 (58)5.3 控制面板的设计 (59)5.4 数据线接口的设计 (60)5.5 内部芯片的安装 (62)5.6 本章小结 (63)结论 (64)参考文献 (65)致谢 (67)附录A (68)附录B.................................................. 错误！未定义书签。
第1章绪论1.1 引言随着经济的快速发展，汽车数量的不断增加，而且石油资源需求快速激增，使能源供需矛盾日益突出。
我国2009年中国石油表观消费量为40,837.5万吨，仅次于美国，预计2010年将达到4.27亿吨。
2009年中国汽车产销分别为1379.10万辆和1364.48万辆, 成为世界汽车产销第一大国，2010年的汽车保有总量已达到7619万辆，由汽车消耗的燃料占我国燃料消耗总量的40%左右。
汽车的主要能源是石油产品中的汽油和柴油。
我国的石油消耗在过去20年里以每年5%的速度增加。
目前，快速增长的石油消耗造成的能源等问题己经出现。
短缺的石油供应与经济快速发展带来石油需求间的矛盾突出，而燃油消耗快速增加成为首要因素。
权威统计显示，机动车消耗了全国石油总产量的85%，柴油总产量的42%。
预计到2010年底达到2.7—3.1亿吨。
而国内年产量仅能达到1.65—2亿吨，供需缺口为1.05—1.1亿吨。
为实现可持续发展的战略目标，节约能源和保护环境是一项长期而艰巨的任务。
同时汽车燃油消耗是衡量汽车燃油经济性的重要指标，是车辆技术等级评定的关键项。
燃油经济性好，可以降低汽车的使用费用、节省石油资源、降低发动机产生的有害气体的排放量，起到防止全球变暖的作用。
因此，对车辆燃油经济性进行检测是十分重要和必要的。
对汽车燃油经济性的评价，一般是通过汽车燃油消耗量测量来确定的，它是用以评价在用汽车技术状况与维修质量的综合性参数，也是诊断和分析汽车故障的重要参考，因此汽车燃油消耗量是汽车的重要性能之一。
因为它是汽车的主要性能之一，所以准确、迅速地对汽车燃油消耗量进行检测并作出评价，这是非常关键的。
国家有关标准中规定的燃油经济性的评定使用的是油耗计测定方法。
传统的油耗计对于化油器的汽油机燃油消耗的测量较为简单，但是，随着汽车排放法规的日趋严格和汽车电子技术的长足进步，汽油机的化油器已被电控燃油喷射系统(EFI)所取代，汽车的燃油经济性测量的对象已全部变成了电控喷射发动机。
电控喷射发动机由于需要处理多余燃油的回流问题，使其对油耗的测量变得复杂。
所以，相关的测量方法和仪器的研究受到了更多的关注。
研发车辆油耗检测仪，提高油耗检测精度，扩大仪器测量范围，是实现油耗仪产品更新换代的要求，也是科学技术日益发展的需要。
基于容积法的汽车油耗检测仪器能精确检测汽车油耗，可以对汽车的燃油经济性有一个正确的评价和预测，可为研制低油耗车提供依据；对营运车辆油耗检测评价，可为其维护、维修提供依据；对于维修企业，也可用于判定维修质量；还可用于教学、研究单位进行其工作规律研究。
由此可见，汽车油耗不仅关系到环保节能更是汽车前沿技术的发展和应用。
由此研制能快速、准确测量汽车在各种工况下油耗的仪器，也已成为一项重要课题。
1.2 国内外的油耗仪研究状况及发展趋势1.2.1 国内外研究状况1、国外汽车油耗仪的研究状况国外汽车工业发达国家，比较重视环保与节能。
其车辆油耗检测技术较先进，投入的人力和财力也较多，并大量采用了传感技术和微电脑技术，正在大力开发研制智能型油耗检测装置，其功能、测试项目、精度、显示方式都在不断发展与完善之中，成本逐渐趋向合理。
目前，国外有关燃油消耗测量设备的报道较少，只有一些专利。
燃油消耗量是评价汽油机经济性的重要指标，也是汽油机的重要测量参数之一。
因此，燃油消耗量的测量是内燃机性能试验的重要组成部分，其测量精度直接影响汽油机实际性能指标、各项技术参数确定和主要附件的选配及调整等。
目前，内燃机台架试验多属于稳态工况，仍沿用传统的质量法或体积法测量发动机燃油消耗量。
随着汽车技术飞速发展，对其测试的手段也应同步发展。
目前的油耗仪多为体积式的，日本小野公司的FP-214 型活塞式流量传感器，最低采样时间为0.ls，最小油量分辨率为1ml，传感器量程为0.3～120L/h。
涡轮流量仪具有瞬时测量和累计功能，得到广泛应用，可测量0.05～1200L/min 的液体流量，在标定条件下，精度可达±0.5%，响应时间2～10ms。
中小功率汽油机燃油流量小，一般在10～3000mL/min，超出涡流流量计下限，为此国内研制出不同大小的涡轮以满足汽油机小流测量的需要。
