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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目: 基于容積法的汽車油耗檢測儀器設(shè)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(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)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(guān)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(chǎn)銷分別為1379.10萬輛和1364.48萬輛, 成為世界汽車產(chǎn)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(chǎn)量將達到2000萬輛，其中兩成產(chǎn)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(nèi)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(gòu)，采用科學合理的油耗檢測儀器，提供更權(quán)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(guān)系到環(huán)保節(jié)能更是汽車前沿技術(shù)的發(fā)展和應用。因此研究汽車油耗檢測技術(shù)，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(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，也是科學技術(shù)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(zhì)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(shù)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(nèi)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(nèi)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(nèi)汽車所消耗的燃油體積或質(zhì)量，得到汽車的燃油消耗量。包括容積法、質(zhì)量法（失重法）等。
容積法、質(zhì)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(zhì)量流量檢測采用壓差傳感器（質(zhì)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(nèi)汽車消耗的燃油體積或質(zhì)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(jié)構(gòu),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(zhì)量守恒,得到汽車的燃油消耗量?；谖镔|(zhì)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(zhì)量；燃燒前的C質(zhì)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(zhì)中傳播時，超聲波速度與靜止媒質(zhì)的傳播速度有所不同，其變化值與媒質(zhì)流速有關(guān)。因此根據(jù)超聲波速度的變化即可求出媒質(zhì)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(guān)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(shè)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(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
基本內(nèi)容：
（1）介紹基于容積法的汽車油耗檢測技術(shù)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(shè)計、系統(tǒng)控制電路設(shè)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(shè)計，選擇語言編寫控制程序。
擬解決的主要問題：
（1）設(shè)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(shù)路線（研究方法）
選擇控制程序
進行系統(tǒng)設(shè)計
進行系統(tǒng)電路設(shè)計
進行儀器的硬件選擇與設(shè)計
建立數(shù)學模型
調(diào)研分析所選題目
確定檢測技術(shù)理論及特點
選擇設(shè)計題目
完成設(shè)計說明書
四、進度安排
（1）調(diào)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(shè)計與分析、整理 第3、4周（3月14日～3月27日）
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計審核、修改 第15、16周（6月6日～6月19日）
（8）畢業(yè)設(shè)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