一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，質(zhì)量流量傳感器連接流量變送器，流量變送器將信號輸出到數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；速度傳感器將信號輸出到所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；蓄電池為速度傳感器、數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機供電。系統(tǒng)具備高精確度和靈敏度，良好的機動性、時間同步性和動態(tài)響應相關性。
【專利說明】一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種燃氣汽車燃料消耗量的測試系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]燃氣汽車是指以天然氣和液化石油氣取代傳統(tǒng)汽、柴油為燃料的汽車。隨著燃氣發(fā)動機技術的發(fā)展及燃氣自身的成分特性，燃氣發(fā)動機較傳統(tǒng)發(fā)動機更易滿足國V排放要求；結合燃氣市場成本及燃氣發(fā)動機的良好經(jīng)濟性，致使燃氣車輛的運營成本較傳統(tǒng)車輛的運營成本更為低廉；在新產(chǎn)品市場準入方面，燃氣營運車輛無需進行交通部和工信部管控的營運車輛的燃料消耗量測試，產(chǎn)品公告和營運證批準較傳統(tǒng)營運車輛更為快捷；結合全國局部地區(qū)嚴重霧霾的空氣狀況，各省、市地區(qū)均從政策上鼓勵燃氣車輛的發(fā)展推廣。
[0003]燃氣汽車既能解決我國汽車燃油緊缺的問題和適應新能源變化的格局，又能為改善生態(tài)環(huán)境達到良好的環(huán)保功效，致使燃氣車輛的燃料經(jīng)濟性及其測試方法的客觀準確性研究引起行業(yè)的廣泛關注。
[0004]現(xiàn)行國家標準GB/T 29125-2012《壓縮天然氣汽車燃料消耗量試驗方法》分別規(guī)定了兩種燃氣車輛氣耗測試方法和兩種試驗運行工況。
[0005]兩種燃氣車輛氣耗測試方法分別為直接測量法和間接測量法。直接測量法是在燃氣車輛的燃氣供給系統(tǒng)管路中跨接燃氣氣耗儀直接實時測量燃氣消耗量，間接測量法即碳平衡法，利用排放測試儀器測量燃氣汽車的尾氣排放瞬時數(shù)據(jù)，根據(jù)碳平衡法計算修正出機動車的燃氣消耗量，測量環(huán)境的變化、測試儀器誤差及計算修正方法均對測量結果產(chǎn)生較大影響。
[0006]兩種試驗運行工況分別為基于整車道路測試的運行工況和基于室內(nèi)底盤測功機測試的運行工況?；谡嚨缆窚y試是在汽車試驗場或能夠代表典型工況的實際路面上進行，能夠更加真實合理、客觀科學的貼合車輛的實際運行工況，基于室內(nèi)底盤測功機測試是在室內(nèi)底盤測功機上依據(jù)相應國家標準規(guī)定的行駛工況進行，是試驗車輛在真實路面的復現(xiàn)。輕型汽車及重型汽車分別按照GB/T 19233-2008《輕型汽車燃料消耗量試驗方法》和GB 27840-2011《重型商用車輛燃料消耗量測試方法》中規(guī)定的工況在底盤測功機上運行。
[0007]目前國內(nèi)對燃氣汽車燃料消耗量的試驗方法及其檢測設備的開發(fā)研制尚處于起步階段，還沒有一整套符合國家統(tǒng)一標準的、專業(yè)的燃氣消耗量檢測設備，燃氣消耗量相關試驗只是專用零部件生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)自身情況實施，測量誤差較大，具有很大的局限性?；谡嚨缆窚y試的直接測量法能夠更加真實客觀、科學合理地實時反映車輛在實際道路工況下的燃氣消耗量，且不受測量環(huán)境及計算修正方法的影響，更易被行業(yè)接受。
[0008]結合車載道路試驗，在分析國內(nèi)外氣體流量測量方法、燃料及燃氣車輛自身特點及其測試設備的基礎上，選擇確定以科里奧利低壓型質(zhì)量流量傳感器及車載GPS速度傳感器為主體，基于Modbus標準串口通信協(xié)議，開發(fā)出一套時間同步性及動態(tài)響應相關性良好，具有較高機動性、精確性及系統(tǒng)集成度高，操作便捷、界面友好、能夠實現(xiàn)人機交互的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，可滿足CNG車輛、LNG車輛及LPG車輛的氣耗測試要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型提供一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，具有良好的高度集成性。
[0010]一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，包括蓄電池；質(zhì)量流量傳感器連接流量變送器，流量變送器將信號輸出到數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；速度傳感器將信號輸出到所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；蓄電池為速度傳感器、數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機供電。
[0011 ] 作為進一步的優(yōu)選，所述質(zhì)量流量傳感器跨接固定在LNG或CNG車輛供氣管路上。
[0012]作為進一步的優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊通過RS-485或USB轉換器和PC機連接。
[0013]作為進一步的優(yōu)選，質(zhì)量流量傳感器采用科里奧利低壓型CMF025型質(zhì)量流量傳感器；流量變送器采用羅斯蒙特RFT9739型流量變送器。
[0014]作為進一步的優(yōu)選，流量變送器通過4_20mA標準模擬信號通道將信號輸出到數(shù)據(jù)采集及顯示模塊。
[0015]作為進一步的優(yōu)選，所述速度傳感器采用YT-1000型GPS速度傳感器；速度傳感器采集的信號經(jīng)過數(shù)/模 轉換后通過1-5V標準模擬信號通道傳送給數(shù)據(jù)采集及顯示模塊。
[0016]作為進一步的優(yōu)選，所述質(zhì)量流量傳感器和流量變送器集成氣耗儀機箱內(nèi)，在氣耗儀機箱底座加裝有橡膠墊。
[0017]作為進一步的優(yōu)選，蓄電池連接逆變器，逆變器連接數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機。
[0018]作為進一步的優(yōu)選，所述質(zhì)量流量傳感器通過等距螺紋密封接頭跨接固定供氣管路上。
[0019]作為進一步的優(yōu)選,數(shù)據(jù)采集及顯示模塊還包括5針航空插頭和3針航空插頭。
[0020]有益效果:實現(xiàn)道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)中質(zhì)量流量傳感器、流量變送器、車載GPS速度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、多功能液晶顯示儀、PC上位機的高度集成；具備高精確度和靈敏度，良好的機動性、時間同步性和動態(tài)響應相關性；采用4-20mA標準模擬信號通道將質(zhì)量流量傳感器通過5針航空插頭與多功能液晶顯示儀連接，采用1-5V標準模擬信號通道將車載GPS速度傳感器通過3針航空插頭與多功能液晶顯示儀連接，將相關質(zhì)量流量傳感器測量參數(shù)及車速參數(shù)在顯示儀表同步顯示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是系統(tǒng)硬件結構框圖。
[0022]I:CMF025型質(zhì)量流量傳感器；2:RFT9739型流量變速器。
[0023]3 =YT-1OOO型GPS速度傳感器；4:多功能液晶顯示儀(集成數(shù)據(jù)采集器)。
[0024]5:RS-485/USB 轉換器；6:上位 PC 機。
[0025]7:車載蓄電池(I2V直流)；8:12V DC/220 AC逆變器?！揪唧w實施方式】
[0026]下面結合系統(tǒng)硬件結構框圖對本實用新型的車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)做出詳細說明。
[0027]如圖1所示，本實用新型的車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，包括燃氣流量測量模塊、車速位移測量模塊、數(shù)據(jù)采集及顯示模塊、通訊接口轉換模塊、監(jiān)控存儲模塊及設備供電模塊。
[0028]燃氣流量測量模塊；該模塊包括質(zhì)量流量傳感器1、流量變送器，作為一種優(yōu)選，可以選擇科里奧利低壓型CMF025型質(zhì)量流量傳感器和羅斯蒙特RFT9739型流量變送器；二者通過九針通訊接口、高度集成、緊湊牢固地安裝在獨立設計的、底座加裝有橡膠墊的氣耗儀機箱內(nèi)，該機箱體積小、重量輕，可最大限度緩沖燃氣供給管路喘振及車載道路試驗過程中由于路面不平度引起的車身振動。
[0029]流量傳感器I檢測燃氣的流量信號、溫度信號、累積流量信號，并將所有相關流體信號和系統(tǒng)狀態(tài)信號通過通訊接口傳輸給流量變送器2，流量變送器2進行輸入信號的接收和處理并計算相關參量值(如質(zhì)量流量、累加質(zhì)量流量、氣體溫度、氣體密度等)并通過4-20mA標準模擬信號通道，按照相應物理層面及通信協(xié)議規(guī)約，將相關測量參數(shù)通過5針航空插頭傳輸給多功能液晶顯示儀4 (集成數(shù)據(jù)采集器)進行數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示。
[0030]車速位移測量模塊；該模塊主要使用速度傳感器3 (作為一種優(yōu)選，可以選用YT-1000型GPS速度傳感器)通過計數(shù)/頻率輸入方式實時測量行駛車速及位移的信號采集并以脈沖信號的方式輸出，經(jīng)數(shù)/模轉換后通過1-5V標準模擬信號通道，按照相應物理層面及通信協(xié)議規(guī)約，將相關測量參數(shù)通過3針航空插頭傳輸給多功能液晶顯示儀4 (集成數(shù)據(jù)采集器)進行數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示，同時速度傳感器3通過車載蓄電池(I2V直流)供電。
[0031]數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；該模塊主要使用多功能液晶顯示儀4 (集成數(shù)據(jù)采集器)進行信號的實時采集和監(jiān)控顯示，實時采集功能通過模塊自帶數(shù)據(jù)采集器完成，監(jiān)控顯示功能通過模塊自帶液晶顯示儀完成。模塊擴展有5針4-20mA標準模擬信號通道端口、3針1-5V標準模擬信號通道端口，分別用于接收燃氣測量信號和車速位移信號，同時擴展RS-485串口通訊協(xié)議輸出端口，實現(xiàn)與上位PC機6之間的數(shù)據(jù)通訊。
[0032]通訊接口轉換模塊；多功能液晶顯示儀4(集成數(shù)據(jù)采集器)采用通用的RS-232或RS-485串口通訊協(xié)議組建局域網(wǎng)絡，但由于RS-232通訊具有傳輸距離短、抗干擾能力弱等缺陷，考慮到車載道路試驗，特別是重型商用車輛裝配大功率發(fā)動機、發(fā)電機及相關大型用電輔助設備，在啟動、運行過程中產(chǎn)生強大的電磁干擾，并且在現(xiàn)場進行設備安裝時，不可避免地會出現(xiàn)測試傳感器、多功能液晶顯示儀4 (集成數(shù)據(jù)采集器)和上位PC機6三者之間由于數(shù)據(jù)傳輸距離過長而造成的信號軟化衰減的問題，基于上述考慮采用RS-485串口通訊協(xié)議，而上位PC機普遍使用USB數(shù)據(jù)接口，因此必須使用RS-485/USB轉換器5實現(xiàn)上位PC機6與多功能液晶顯示儀4 (集成數(shù)據(jù)采集器)之間的信號通訊。
[0033]本領域現(xiàn)有技術中具有數(shù)據(jù)存儲模塊；作為一種優(yōu)選，通過改進，系統(tǒng)中還可以包括監(jiān)控存儲模塊；該模塊具有實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)存儲等功能，主要使用上位PC機6和基于Modbus標準串口通信協(xié)議的通信和控制軟件，實現(xiàn)上位機與系統(tǒng)硬件設備間的通信、監(jiān)控和存儲，基于Windows XP系統(tǒng)中的EXCEL辦公軟件平臺，人機交互實現(xiàn)對特定工況下的燃氣車輛燃氣測量參數(shù)(質(zhì)量流量、溫度、累積質(zhì)量、行駛車速、行駛距離、百公里燃氣消耗量)的測試評價。作為進一步優(yōu)選，還可以加入啟動停止、調(diào)零復位等功能。
[0034]設備供電模塊；該車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)需有可移動電源為YT-1000型GPS速度傳感器3( 12V直流供電)、多功能液晶顯示儀4(集成數(shù)據(jù)采集器)(220V交流供電)、上位PC機6 (220V交流供電)持續(xù)穩(wěn)定供電。該模塊包括車載蓄電池(12V直流)7和12V DC/220 AC逆變器8。車載蓄電池7 (12V直流)可直接為YT-1000型GPS速度傳感器3供電，多功能液晶顯示儀(集成數(shù)據(jù)采集器)4和上位PC機6均需220V交流電，所以需要使用12V DC/220 AC逆變器8進行電壓轉換。
[0035]用于CNG車輛的測試系統(tǒng)工作過程:
[0036]所選擇燃氣流量傳感器為低壓型科里奧利質(zhì)量流量傳感器，在進行CNG車輛燃氣消耗量測試時，通過采用3/4-16UNF或7/8-14UNF美標等距螺紋密封接頭將低壓型科里奧利質(zhì)量流量傳感器跨接在低壓濾清器之后的供氣管路上。CNG車輛在車載道路試驗過程中，CNG燃氣通過CNG儲氣罐、高壓精細濾清器、高壓電磁閥、高壓減壓器、低壓濾清器等相關減壓穩(wěn)壓、過濾清潔裝置后流經(jīng)低壓型科里奧利質(zhì)量流量傳感器進入發(fā)動機混合器。在行駛工況穩(wěn)定以后啟動燃氣測試系統(tǒng)，低壓型科里奧利質(zhì)量流量傳感器將燃氣的流量信號、溫度信號、累積流量信號，并將所有相關流體信號和系統(tǒng)狀態(tài)信號通過通訊接口傳輸給流量變送器，變送器進行輸入信號的接收和處理并計算相關參量值(如質(zhì)量流量、累加質(zhì)量流量、氣體溫度、氣體密度等)并通過4-20mA標準模擬信號通道，按照相應物理層面及通信協(xié)議規(guī)約，將相關測量參數(shù)通過5針航空插頭傳輸給多功能液晶顯示儀進行數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示。
[0037]與此同時，YT-1000型GPS速度傳感器通過計數(shù)/頻率輸入方式實時測量行駛車速及位移的信號采集并以脈沖信號的方式輸出，經(jīng)數(shù)/模轉換后通過1-5V標準模擬信號通道，按照相應物理層面及通信協(xié)議規(guī)約，將相關測量參數(shù)通過3針航空插頭傳輸給多功能液晶顯示儀進行數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示。
[0038]使用上位PC機和基于Modbus標準串口通信協(xié)議的通信和控制軟件，實現(xiàn)上位機與系統(tǒng)硬件設備間的通信、監(jiān)控和存儲，基于Windows XP系統(tǒng)中的EXCEL辦公軟件平臺，開發(fā)燃氣車輛氣耗測試的后處理運算程序，人機交互實現(xiàn)對特定工況下的燃氣車輛燃氣測量參數(shù)(質(zhì)量流量、溫度、累積質(zhì)量、行駛車速、行駛距離、百公里燃氣消耗量)的測試評價。
[0039]用于LNG車輛的測試系統(tǒng)工作過程:
[0040]在進行LNG車輛燃氣消耗量測試時，依然通過采用3/4-16UNF或7/8-14UNF美標等距螺紋密封接頭將低壓型科里奧利質(zhì)量流量傳感器跨接在穩(wěn)壓器之后的供氣管路上。LNG車輛在車載道路試驗過程中，LNG燃氣通過LNG氣瓶、汽化器、壓力緩沖罐、低壓濾清器、低壓電磁閥、穩(wěn)壓器等相關汽化穩(wěn)壓、過濾清潔裝置后變成CNG燃氣，流經(jīng)低壓型科里奧利質(zhì)量流量傳感器進入發(fā)動機混合器。后續(xù)測試系統(tǒng)工作過程與上述相同。
[0041]一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)所涉及各類車載傳感器及設備規(guī)格型號及測量參數(shù)如下表I所示。
[0042]表I傳感器及設備規(guī)格型號及測量參數(shù)
[0043]
【權利要求】
1.一種車載道路試驗用燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，包括蓄電池；其特征在于:質(zhì)量流量傳感器連接流量變送器，流量變送器將信號輸出到數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；速度傳感器將信號輸出到所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊；所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；蓄電池為速度傳感器、數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:所述質(zhì)量流量傳感器跨接固定在LNG或CNG車輛供氣管路上。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集及顯示模塊通過RS-485或USB轉換器和PC機連接。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:質(zhì)量流量傳感器采用低壓型科里奧利CMF025型質(zhì)量流量傳感器；流量變送器采用羅斯蒙特RFT9739型流量變送器。
5.根據(jù)權利要求1所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:流量變送器通過4-20mA標準模擬信號通道將信號輸出到數(shù)據(jù)采集及顯示模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:所述速度傳感器采用YT-1OOO型GPS速度傳感器；速度傳感器采集的信號經(jīng)過數(shù)/模轉換后通過1-5V標準模擬信號通道傳送給數(shù)據(jù)采集及顯示模塊。
7.根據(jù)權利要求1所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:所述質(zhì)量流量傳感器和流量變送器集成氣耗儀機箱內(nèi)，在氣耗儀機箱底座加裝有橡膠墊。
8.根據(jù)權利要求1所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:蓄電池連接逆變器，逆變器連接數(shù)據(jù)采集及顯示模塊和PC機。
9.根據(jù)權利要求2所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:所述質(zhì)量流量傳感器通過等距螺紋密封接頭跨接固定供氣管路上。
10.根據(jù)權利要求1-3之一所述的燃氣車輛氣耗測試系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集及顯示模塊還包括5針航空插頭和3針航空插頭。
【文檔編號】G01F9/02GK203587155SQ201320828531
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2013年12月16日
【發(fā)明者】梁榮亮, 馮屹, 苑林, 高明秋, 顏燕, 郭潤清, 高吉強, 徐軍輝 申請人:中國汽車技術研究中心