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畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目: 基于容積法的汽車油耗檢測儀器設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-4
學 生 姓 名: 趙天博
導 師 姓 名: 付百學
開 題 時 間:
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報告撰寫要求
一、“開題報告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內容、擬解決的主要問題；
4. 技術路線或研究方法；
5. 進度安排；
6. 主要參考文獻。
二、“開題報告”撰寫規(guī)范
請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
趙天博
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛工程07—4
指導教師姓名
付百學
職稱
教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
基于容積法的汽車油耗檢測儀器設計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1. 課題研究目的和意義
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，汽車保有量不斷增加，石油資源需求激增，使能源供需矛盾日益突出。由于廠家公布的油耗與實際差距很大，油價又不斷上漲，使人們更加關注汽車油耗。同時，隨著人們環(huán)境保護意識的逐漸加強，大眾更加關心車輛油耗，要求限制車輛用油量的呼聲也越來越強烈。
我國2009年中國石油表觀消費量為40,837.5萬噸，僅次于美國，預計2010年將達到4.27億噸。2009年中國石油凈進口量21,888.5萬噸，石油進口依存度達到53.6%。同時，中國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，2009年中國汽車產銷分別為1379.10萬輛和1364.48萬輛, 成為世界汽車產銷第一大國，2010年的汽車保有總量已達到7619萬輛，由汽車消耗的燃料占我國燃料消耗總量的40%左右。預計到2020年，中國本土汽車產量將達到2000萬輛，其中兩成產品將進入國際市場。到2020年，車用燃油消耗為3.05億噸，換算成原油將超過5億噸，車用燃油將成為我國新增石油消耗的主體。以中國的石油儲備量和2008年中國石油靜態(tài)消費量計算，我國的石油儲備再過10年將全部耗盡。如果想將之延長到20年，則50%以上的車輛必須停止行駛。目前，包括歐盟、美國、日本、韓國等在內的很多國家和地區(qū)都已經(jīng)根據(jù)各自國情實施了不同形式的汽車燃料消耗量標示制度，作為控制汽車二氧化碳排放和油耗的支柱措施之一。為此我國也陸續(xù)出臺了《乘用車燃料消耗量限值》等多項標準，以加快汽車節(jié)能管理體系的建立和完善。這些政策的提出需要更專業(yè)的檢測機構，采用科學合理的油耗檢測儀器，提供更權威的汽車油耗檢測數(shù)據(jù)。因此研制能快速、準確測量汽車在各種工況下油耗的儀器，也已成為一項重要課題。
由此可見，汽車油耗不僅關系到環(huán)保節(jié)能更是汽車前沿技術的發(fā)展和應用。因此研究汽車油耗檢測技術，具有重要意義。
研發(fā)車輛油耗檢測儀，提高油耗檢測精度，擴大儀器測量范圍，是實現(xiàn)油耗儀產品更新?lián)Q代的要求，也是科學技術日益發(fā)展的需要?；谌莘e法的汽車油耗檢測儀器能精確檢測汽車油耗，可以對汽車的燃油經(jīng)濟性有一個正確的評價和預測，可為研制低油耗車提供依據(jù)；對營運車輛油耗檢測評價，可為其維護、維修提供依據(jù)；對于維修企業(yè)，也可用于判定維修質量；還可用于教學、研究單位進行其工作規(guī)律研究
2.文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）。
燃油消耗量是評價汽油機經(jīng)濟性的重要指標，是汽油機的重要測量參數(shù)之一。隨著汽車技術飛速發(fā)展，對其測試的手段也應同步發(fā)展。
目前檢測油耗的儀器多為體積式的，日本小野公司的FP-214 型活塞式流量傳感器，最低采樣時間為0.ls，最小油量分辨率為lml，傳感器量程為0.3～120L/h。渦輪流量儀具有瞬時測量和累計功能，得到廣泛應用，可測量0.05～1200L/min 的液體流量，在標定條件下，精度可達±0.5%，響應時間2～10ms。中小功率汽油機燃油流量小，一般在10～3000mL/min，超出渦流流量計下限，為此國內研制出不同大小的渦輪以滿足汽油機小流測量的需要。以上兩種流量儀均用于汽車道路試驗，只能測量體積流量。美國Pierburg 儀器司的流量計為渦輪流量儀的改進型，流量范圍可從1L/h 起，響應時間為200ms，精度可達±0.l%。奧地利的AVL公司研制的臺架試驗中發(fā)動機燃油耗的精確測量儀，在油量25g 時精度較高，臺架試驗測量范圍為0～150kg/h，盡管該油耗儀可進行動態(tài)測試， 但由于仍是靜態(tài)燃油測量秤的改進，動態(tài)響應時間大于200ms?，F(xiàn)在國內汽車油耗檢測主要采用普通式汽車油耗檢測裝置，其測試范圍、測試精度、顯示、使用維護和可靠性等方面都不是很理想。一些院校和科研單位研制的電子油耗檢測裝置，能測試平均油耗、瞬時油耗、累計油耗和圖
形顯示等，但在實際使用過程中，一些宣傳上的功能和性能與實際還有差距，甚至差距較大。其測試精度尚需進一步提高，裝置的成本還需進一步降低。
現(xiàn)今汽車油耗檢測方法包括直接測量法和間接測量法兩類。
1.直接測量法
直接測量法通過計量一定時間或里程內汽車所消耗的燃油體積或質量，得到汽車的燃油消耗量。包括容積法、質量法（失重法）等。
容積法、質量法油耗檢測原理：系統(tǒng)采用流量傳感器檢測燃油流量信號，并將信號送給單片機處理，單片機根據(jù)存儲器中存儲的數(shù)據(jù)和相應的控制程序得到不同要求和條件下的油耗量，通過顯示器或打印機進行數(shù)據(jù)輸出，通過鍵盤實現(xiàn)人機交互功能，還可通過通訊接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，擴展系統(tǒng)功能。
通常體積流量檢測采用渦輪流量傳感器、超聲波流量計等，質量流量檢測采用壓差傳感器（質量傳感器）。發(fā)動機進、回油管道上各安裝一只渦輪流量傳感器,用來得到進、回油管道的流量信號，并送入單片機。單片機對進、回油管道流量信號進行處理,并做溫度修正,得到進、回油管道標態(tài)體積流量,然后對進、回油管道的流量進行差值計算,累加得到實際燃油消耗量。
由于該方法需要將油耗儀串入發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng),通過計量一定時間或里程內汽車消耗的燃油體積或質量得到汽車油耗，需要拆開發(fā)動機油路，所以存在著安全問題(汽油揮發(fā)造成污染和易燃)；油耗儀串入到油路中會影響到發(fā)動機燃油的供給和燃油消耗量的測試精度，既破壞了汽車原有結構,又費時費力；同時,油耗儀的安裝連接十分不便；安裝和測量過程時間較長。
2.間接測量法
間接測量法即不解體測量法，包括碳平衡法、超聲波法（測體積流量）、燃油噴射量累積法等。
（1）碳平衡法
通過發(fā)動機混合氣燃燒前、后的碳(C)質量守恒,得到汽車的燃油消耗量?；谖镔|守恒定律。該方法只要測得排氣 (或稀釋排氣) 中含C成分(主要是CO2、CO、HC) 和排氣(或稀釋排氣)的流量,就可得到排氣中總的C質量；燃燒前的C質量主要來源于燃料 ,同時考慮參與燃燒的空氣(或用于稀釋的空氣)含有的C。因此,只要測量(稀釋) 排氣的流量和含C成分的濃度以及空氣中的含C成分濃度,就可實現(xiàn)汽車和發(fā)動機不解體燃油消耗量的測量,解決直接測量法存在的弊端。
（2）超聲波法（測體積流量）
當超聲波在流動的媒質中傳播時，超聲波速度與靜止媒質的傳播速度有所不同，其變化值與媒質流速有關。因此根據(jù)超聲波速度的變化即可求出媒質流速。
（3） 燃油噴射量累積法
根據(jù)電控噴射發(fā)動機的特性及原理，汽車耗油量與噴油器的開啟時間成正比，直接通過采集噴油器的控制脈沖寬度（即噴油時間），找出耗油量和控制信號脈寬之間的關系，只需測量控制信號脈寬就可以計算出相應的耗油量及耗油率。
由于間接測量法的設備昂貴、體積龐大、無法移動、對測試環(huán)境要求高、取樣口需要與排氣管密封連接,很難普及應用等缺點，應積極對傳統(tǒng)的直接測量法改進，基于已被廣泛應用的容積法去改善其安裝和測量過程。
二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題
基本內容：
（1）介紹基于容積法的汽車油耗檢測技術理論；分析汽車油耗不同檢測方法的特點；
（2）確定基于容積法的汽車油耗檢測的控制原理；建立汽車油耗檢測的數(shù)學模型；
（3）進行汽車油耗快速檢測儀器的硬件選擇與設計、系統(tǒng)控制電路設計；
（4）根據(jù)儀器功能要求和油耗檢測數(shù)學模型等進行軟件系統(tǒng)設計，選擇語言編寫控制程序。
擬解決的主要問題：
（1）設計儀器應能實現(xiàn)智能化油耗檢測；
（2）測試范圍要廣（汽油車、柴油車；各種工況）；
（3）測試精度要滿足要求。
（4）進行試驗驗證。
三、技術路線（研究方法）
選擇控制程序
進行系統(tǒng)設計
進行系統(tǒng)電路設計
進行儀器的硬件選擇與設計
建立數(shù)學模型
調研分析所選題目
確定檢測技術理論及特點
選擇設計題目
完成設計說明書
四、進度安排
（1）調研、資料收集、完成開題報告 第1、2周（2月28日～3月13日）
（2）方案設計與分析、整理 第3、4周（3月14日～3月27日）
（3）結構設計、計算與分析 第5～7周 （3月28日～4月10日）
（4）完成繪圖工作 第8～10周（4月11日～5月8日）
（5）說明書撰寫 第11、12周（5月9日～5月22日）
（6）校對、完善和打印 第13、14周（5月23日～6月5日）
（7）畢業(yè)設計審核、修改 第15、16周（6月6日～6月19日）
（8）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周 （6月20日～6月26日）
五、參考文獻
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六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日