（毕设全套）基于失重法的汽车油耗检测仪器设计（含CAD图纸）

测试项目采用菜单操作，系统内置列微型打印机，可将测试结果及测试数据打印出来型发动机功率油耗综合测试仪。

该产品采用无外载测功法，配接转速和油耗传感器，用来测量发动机功率比油率百公里油耗怠速转速机油压力异响．控制软件在下运行，操作简便，测量数据可进行存储和打印，并具有联机通讯功能。

.国外智能汽车油耗检测仪的研究现状国外汽车工业发达国家，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，正在大力研发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。

美国日本等发达国家在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，并取得了些成果及试验数据，结果表明，该方法测汽车油耗完全可行，并且可以在检测汽车尾气排放的同时进行，但该检测系统设备庞大复杂，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局限于实验室中，难以在实际中广泛应用。

日本小野公司的型活塞式流量传感器，最低采样时间为.，最小油量分辨率为，传感器量程为.美国仪器公司的流量计为涡轮流量仪的改进型，流量范围可从起，响应时间为，精度可达．奥地利的公司研制的台架试验中发动机燃油耗的精确测量仪，在油量时精度较高，台架试验测量范围为，尽管该油耗仪可进行动态测试，但仍是静态燃油测量秤的改进，动态响应时间大于。

智能油耗检测仪发展趋势目前国内外都在研究虚拟技术应用于汽车油耗检测，可克服传统设计的缺陷，提高仪器的功能和检测效率，大幅度降低仪器成本，是实现汽车油耗高精度低成本检测的个发展趋势。

.智能油耗检测仪研究的目的和意义．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，年国内汽车产销量分别达万和万辆，汽车保有量突破万辆，随着汽车走进千家万户，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，年，我国石油产量为万吨，而全国石油消耗量为.亿吨，占全年石油消耗量的，当年我国石油对外依存度为。

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。

制定法规，限制新生产汽车的燃油消耗量。

年代能源危机后，各国纷纷制定本国的汽车油耗法规，强制性地降低新生产汽车的油耗指标。

如美国近十年来汽车油耗平均每年下降，要求年生产的轿车平均油耗必须低于.，年生产的要低于.。

加强对在用车的检查和管理。

对在用车辆进行定期的技术状况经济状况检查，以便及时对技术状况差的车辆进行维护修理。

对于维修后仍不能达到要求的，强制报废。

为缩小与发达国家的差距，我国已经制订了汽车技术等级评定标准汽车技术等级评定的检测办法，将燃油消耗列为评定汽车经济性的重要指标年月颁布的交通部号令汽车运输车辆综合性能检测站管理办法也规定，所有从事汽车运输车辆综合性能检测的三级检测站，都应具备燃油消耗量检测的能力，这更加体现了对车辆经济性指标的重视。

.随着油价不断上涨和人们环保意识的增强，汽车经济性备受关注。

作为汽车的主要性能之，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。

目前国内常用的发动机油耗测量方法还是油耗仪测量方法，这些油耗测量仪表种类繁多，使用方法和测量精度也各有优劣。

传统的油耗计对于化油器的汽油机燃油消耗的测量较为单，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，汽油机的化油器已逐渐被电控燃油喷射系统所取代，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。

目前测定燃料消耗率简称耗油率的方法通常有容积法重量法流量计法和流速计法等。

常规的容积法和重量法的测量精度较高，但不能测量瞬时耗油率，只适用于内燃机稳定工况下燃油消耗率的测定。

流量计法和流速计法可以测量瞬时耗油率，但由于单位时间燃油的流量很小，因此测量精度较低。

测量内燃机各工况下的耗油率不仅可以判断其经济性，同时也有助于诊断燃油系统的缺陷和故障。

因此，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。

基于失重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，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。

.汽车油耗检测技术目前，在汽车道路试验中，测量汽车油耗的方法，可归纳为两大类。

直接测量法，指拆开汽车发动机油路，接人流量测量设备，直接测得燃料消耗量。

具体可分为两种容积法单位时间内消耗燃油体积重量法单位时间内消耗燃油重量。

它们的共同特点是测量精度较高操作复杂费时破坏车辆原有油路结构。

间接测量法，即碳平衡法，不拆解发动机油路，利用汽油中的含碳量和燃烧后尾气排放的含碳量不变，只要测出单位时间内尾气含碳量与汽油中含碳量相比，即可计算得到燃油消耗量。

这类测量方法的特点是不需拆解被测车辆，适应汽车不解体检测的发展方向可以和汽车排放检测相结合油耗测量精度没有直接测量法高。

少数几个大的科研单位虽然从国外引进了些相关设备，由于所需设备庞大昂贵而复杂不可携带，还没有引起重视。

.本文主要研究内容本设计通过对目前常用的汽车油耗测试方法及原理进行分析比较，在此基础上，提出种基于失重法的智能汽车油耗检测仪的设计，该检测仪能实现智能化油耗检测，同时满足汽油车和柴油车及各种工况下的检测要求，具有较高的测量精度，操作简单，测量数据直观可视等特点。

主要内容包括介绍基于失重法的汽车油耗检测技术理论分析汽车油耗不同检测方法的特点确定基于失重法的汽车油耗检测的控制原理建立汽车油耗检测的数学模型确定总体设计方案，进行汽车油耗检测仪器的硬件选择与设计系统控制电路设计软件设计可靠性设计和机械部分设计绘制装配图控制电路图零件图试验验证与误差分析。

第章检测系统总体分析.系统的功能要求本系统应能实现油耗的智能检测，应用先进的传感器技术，将采集到的信号输送到单片机，在软件系统的支持下，单片机完成对油耗的分析与处理，并通过显示器实现数据的直观性和可视化，采用控制面板实现人机交互功能，自带微型打印机打印检测结果。

能对汽油机柴油机进行发动机台架试验。

具有较高的测量精度和可靠性。

该系统所采用的理论应具有可行性，通过试验加以验证。

具有较低成本。

.测量原理本设计主要是基于失重法原理，采用数字信号处理手段，设计出种新型的智能油耗检测仪，既能同时满足汽油车和柴油车的检测，又能适应各种工况，并且具有较高的精度和较低的成本。

图.失重法测量原理密封油箱重量传感器信号处理电路电磁阀供油管出油管旁通管测量原理如图.所示，密封油箱固定于重量传感器之上，在测量时，重量传感器的输出电压与加在上面的压力成正比，即.式中密封油箱的质量燃油的质量总质量测量常数重力加速度。

为了提高测量精度，油箱的自重不能太大，并且贮油量要合适。

在测量过程中，随着燃油的消耗，油箱中的燃油量逐渐减少即失重，设传感器的输出电压为，有则式中时刻燃油的质量。

上式表明，燃油的失重量与压力传感器输出的电压信号的变化成正比。

用上式除以时间，当足够小时，只要测得传感器在各个时刻的输出电压，就能计算出平均油耗率和瞬时油耗率。

.元件在油路中的布置具体布置如下图.所示图.油耗检测系统的布置图该系统采用定时称重方式，次加油多次测量，其工作过程如下发动机不断消耗密封油箱内的燃油，当消耗到密封油箱最低油位时，控制装置发出加油指令，充油电磁阀打开，充油指示灯点亮，高位油箱内的燃油通过充油电磁阀不断像发动机供油保证发动机正常运转同时对密封油箱加油，加油过程中由于发动机耗油速度小于加油速度，因此密封油箱内燃油油位逐级升高。

当密封油箱内的燃油油位达到最高油位时