[发明专利]一种油耗动态测量装置

说明书

本发明涉及一种油耗动态测量装置。该油耗动态测量装置包括多个油杯，其上设有质量传感器；加油切换阀，连接外部供油装置及多个油杯，外部供油装置通过加油切换阀向多个油杯中的一个加油；供油切换阀，连接发动机及多个油杯，多个油杯中的一个通过供油切换阀向发动机供油；控制器，根据质量传感器来测量发动机的燃油消耗量，当其中一个油杯供油完毕后，控制器控制供油切换阀切换至另一个油杯来向发动机供油，同时控制器控制加油切换阀切换至已供油完毕的该油杯以使外部供油装置向该油杯加油。本发明提出了一种油耗动态测量装置，可全时段连续工作，实现发动机的油耗动态测量。

技术领域

本发明涉及发动机及整车试验室油耗测试技术领域，尤其涉及一种适用于发动机的油耗动态测量装置。

背景技术

发动机油耗量对于发动机的经济性，排放污染物研究有着重大的影响。在不断发展的环保法规中，发动机油耗量是一个非常重要的指标。降低发动机燃油消耗量是发动机生产厂商重要的研究目标。低燃油消耗量就意味着更高的发动机效率和更少的污染物。因此，对精确测量发动机的燃油消耗量提出了要求。同时，由于燃油密度会随着温度变化而变化，而物质的量在任何情况下都不会发生变化，因此通常的测试要求中都需要得到燃油的质量流量这一参数

现有技术中，对于发动机燃油消耗量的测量方法主要存在两种方案。一是体积法，利用齿轮泵或者是固定体积的活塞缸来测量燃油流过的体积流量，再加上密度计，从而得到燃油消耗的质量流量。这一方法原理简单，且容易实现，但是由于会引入密度计的误差及不确定度，因此在原理上具有一定缺陷。另一种方法为直接质量法，直接质量法有很多方案，其中较常用的一种叫做称重法，其原理很简单，利用一个带质量传感器的储油罐向发动机供油，每隔一段时间对油罐进行称重，两次称重之间的质量差再除以两次称重的间隔时间，就可以得到这段时间内的发动机平均燃油消耗量。计算公式如下：

式中：m_n-m_n+1为相邻两个时间点油杯的质量差，t为时间差，Q_m为燃油质量流量。

对于称重法而言，在原理上可以直接得到质量流量，而且标定及使用都相当简便，但仍然存在一系列问题：

1.无法连续工作：从原理描述中可知，称重法油耗仪的油罐体积是有限的，向发动机供油一段时间后油罐内的油会消耗完毕，这个时候必须要向油罐中补充燃油，否者油耗仪无法继续工作。同时，在油罐加油的时候，由于油罐的质量变化量不仅与发动机燃油消耗量有关，也与油罐加油量有关，所以只测量油罐的质量变化量是无法得到发动机燃油消耗量。因此，在这段时间内油耗仪无法正常工作。这个特性也决定了该油耗仪只能用于稳态试验的场合，对于长时间的动态试验是没有办法应用的。

2.可工作时间不确定：由上述描述可知，油耗仪的工作状态存在两个阶段，一个是加油阶段(不可工作阶段)，另一个是测量阶段(可工作阶段)。这两个阶段的时间是跟油罐的大小以及发动机的燃油消耗量密切相关。油罐越小，油耗仪的可工作时间就越短。同理，发动机的油耗量越大，油耗仪的可工作时间也越短，不可工作时间也越长。加油时间(不可工作时间)发动机燃油消耗量和外部供油量决定：

以上公式中：T为充油时间，V为油杯容量，Q_S为外部供油流量，Q_C为发动机燃油消耗量。由此可知，由于V是固定值，当燃油消耗量增加的时候，充油时间将会增加，可用测量时间也将减少。在实际运用中也发现这个问题，导致严重影响试验效率。

3.出油压力无法调节：称重法油耗仪一旦安装了固定位置之后，供油压力油油耗仪的水平高度决定，从而无法调节油耗仪的供油压力，或者需要连接外部燃油泵来调节供油压力。

4.油管和油杯有连接会影响测量精度：传统称重法油耗仪的供油及加油管路接口均设计在油杯底部，用软管连接。由于油杯和外部管路有物理连接，理论上会对称重测量结果造成影响。虽然采用软管连接可以降低这种影响，但是依旧无法完全避免。