一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统的制作方法
【专利摘要】一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统，质量流量传感器连接流量变送器，流量变送器将信号输出到数据采集及显示模块；速度传感器将信号输出到所述数据采集及显示模块；所述数据采集及显示模块和PC机连接，实现数据通讯；蓄电池为速度传感器、数据采集及显示模块和PC机供电。系统具备高精确度和灵敏度，良好的机动性、时间同步性和动态响应相关性。
【专利说明】一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种燃气汽车燃料消耗量的测试系统，更具体而言，涉及一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统。
【背景技术】
[0002]燃气汽车是指以天然气和液化石油气取代传统汽、柴油为燃料的汽车。随着燃气发动机技术的发展及燃气自身的成分特性，燃气发动机较传统发动机更易满足国V排放要求；结合燃气市场成本及燃气发动机的良好经济性，致使燃气车辆的运营成本较传统车辆的运营成本更为低廉；在新产品市场准入方面，燃气营运车辆无需进行交通部和工信部管控的营运车辆的燃料消耗量测试，产品公告和营运证批准较传统营运车辆更为快捷；结合全国局部地区严重雾霾的空气状况，各省、市地区均从政策上鼓励燃气车辆的发展推广。
[0003]燃气汽车既能解决我国汽车燃油紧缺的问题和适应新能源变化的格局，又能为改善生态环境达到良好的环保功效，致使燃气车辆的燃料经济性及其测试方法的客观准确性研究引起行业的广泛关注。
[0004]现行国家标准GB/T 29125-2012《压缩天然气汽车燃料消耗量试验方法》分别规定了两种燃气车辆气耗测试方法和两种试验运行工况。
[0005]两种燃气车辆气耗测试方法分别为直接测量法和间接测量法。直接测量法是在燃气车辆的燃气供给系统管路中跨接燃气气耗仪直接实时测量燃气消耗量，间接测量法即碳平衡法，利用排放测试仪器测量燃气汽车的尾气排放瞬时数据，根据碳平衡法计算修正出机动车的燃气消耗量，测量环境的变化、测试仪器误差及计算修正方法均对测量结果产生较大影响。
[0006]两种试验运行工况分别为基于整车道路测试的运行工况和基于室内底盘测功机测试的运行工况。基于整车道路测试是在汽车试验场或能够代表典型工况的实际路面上进行，能够更加真实合理、客观科学的贴合车辆的实际运行工况，基于室内底盘测功机测试是在室内底盘测功机上依据相应国家标准规定的行驶工况进行，是试验车辆在真实路面的复现。轻型汽车及重型汽车分别按照GB/T 19233-2008《轻型汽车燃料消耗量试验方法》和GB 27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测试方法》中规定的工况在底盘测功机上运行。
[0007]目前国内对燃气汽车燃料消耗量的试验方法及其检测设备的开发研制尚处于起步阶段，还没有一整套符合国家统一标准的、专业的燃气消耗量检测设备，燃气消耗量相关试验只是专用零部件生产企业根据自身情况实施，测量误差较大，具有很大的局限性。基于整车道路测试的直接测量法能够更加真实客观、科学合理地实时反映车辆在实际道路工况下的燃气消耗量，且不受测量环境及计算修正方法的影响，更易被行业接受。
[0008]结合车载道路试验，在分析国内外气体流量测量方法、燃料及燃气车辆自身特点及其测试设备的基础上，选择确定以科里奥利低压型质量流量传感器及车载GPS速度传感器为主体，基于Modbus标准串口通信协议，开发出一套时间同步性及动态响应相关性良好，具有较高机动性、精确性及系统集成度高，操作便捷、界面友好、能够实现人机交互的燃气车辆气耗测试系统，可满足CNG车辆、LNG车辆及LPG车辆的气耗测试要求。
【发明内容】
[0009]本实用新型提供一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统，具有良好的高度集成性。
[0010]一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统，包括蓄电池；质量流量传感器连接流量变送器，流量变送器将信号输出到数据采集及显示模块；速度传感器将信号输出到所述数据采集及显示模块；所述数据采集及显示模块和PC机连接，实现数据通讯；蓄电池为速度传感器、数据采集及显示模块和PC机供电。
[0011 ] 作为进一步的优选，所述质量流量传感器跨接固定在LNG或CNG车辆供气管路上。
[0012]作为进一步的优选，所述数据采集及显示模块通过RS-485或USB转换器和PC机连接。
[0013]作为进一步的优选，质量流量传感器采用科里奥利低压型CMF025型质量流量传感器；流量变送器采用罗斯蒙特RFT9739型流量变送器。
[0014]作为进一步的优选，流量变送器通过4_20mA标准模拟信号通道将信号输出到数据采集及显示模块。
[0015]作为进一步的优选，所述速度传感器采用YT-1000型GPS速度传感器；速度传感器采集的信号经过数/模 转换后通过1-5V标准模拟信号通道传送给数据采集及显示模块。
[0016]作为进一步的优选，所述质量流量传感器和流量变送器集成气耗仪机箱内，在气耗仪机箱底座加装有橡胶垫。
[0017]作为进一步的优选，蓄电池连接逆变器，逆变器连接数据采集及显示模块和PC机。
[0018]作为进一步的优选，所述质量流量传感器通过等距螺纹密封接头跨接固定供气管路上。
[0019]作为进一步的优选,数据采集及显示模块还包括5针航空插头和3针航空插头。
[0020]有益效果:实现道路试验用燃气车辆气耗测试系统中质量流量传感器、流量变送器、车载GPS速度传感器、数据采集器、多功能液晶显示仪、PC上位机的高度集成；具备高精确度和灵敏度，良好的机动性、时间同步性和动态响应相关性；采用4-20mA标准模拟信号通道将质量流量传感器通过5针航空插头与多功能液晶显示仪连接，采用1-5V标准模拟信号通道将车载GPS速度传感器通过3针航空插头与多功能液晶显示仪连接，将相关质量流量传感器测量参数及车速参数在显示仪表同步显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是系统硬件结构框图。
[0022]I:CMF025型质量流量传感器；2:RFT9739型流量变速器。
[0023]3 =YT-1OOO型GPS速度传感器；4:多功能液晶显示仪(集成数据采集器)。
[0024]5:RS-485/USB 转换器；6:上位 PC 机。
[0025]7:车载蓄电池(I2V直流)；8:12V DC/220 AC逆变器。【具体实施方式】
[0026]下面结合系统硬件结构框图对本实用新型的车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统做出详细说明。
[0027]如图1所示，本实用新型的车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统，包括燃气流量测量模块、车速位移测量模块、数据采集及显示模块、通讯接口转换模块、监控存储模块及设备供电模块。
[0028]燃气流量测量模块；该模块包括质量流量传感器1、流量变送器，作为一种优选，可以选择科里奥利低压型CMF025型质量流量传感器和罗斯蒙特RFT9739型流量变送器；二者通过九针通讯接口、高度集成、紧凑牢固地安装在独立设计的、底座加装有橡胶垫的气耗仪机箱内，该机箱体积小、重量轻，可最大限度缓冲燃气供给管路喘振及车载道路试验过程中由于路面不平度引起的车身振动。
[0029]流量传感器I检测燃气的流量信号、温度信号、累积流量信号，并将所有相关流体信号和系统状态信号通过通讯接口传输给流量变送器2，流量变送器2进行输入信号的接收和处理并计算相关参量值(如质量流量、累加质量流量、气体温度、气体密度等)并通过4-20mA标准模拟信号通道，按照相应物理层面及通信协议规约，将相关测量参数通过5针航空插头传输给多功能液晶显示仪4 (集成数据采集器)进行数据监控显示。
[0030]车速位移测量模块；该模块主要使用速度传感器3 (作为一种优选，可以选用YT-1000型GPS速度传感器)通过计数/频率输入方式实时测量行驶车速及位移的信号采集并以脉冲信号的方式输出，经数/模转换后通过1-5V标准模拟信号通道，按照相应物理层面及通信协议规约，将相关测量参数通过3针航空插头传输给多功能液晶显示仪4 (集成数据采集器)进行数据监控显示，同时速度传感器3通过车载蓄电池(I2V直流)供电。
[0031]数据采集及显示模块；该模块主要使用多功能液晶显示仪4 (集成数据采集器)进行信号的实时采集和监控显示，实时采集功能通过模块自带数据采集器完成，监控显示功能通过模块自带液晶显示仪完成。模块扩展有5针4-20mA标准模拟信号通道端口、3针1-5V标准模拟信号通道端口，分别用于接收燃气测量信号和车速位移信号，同时扩展RS-485串口通讯协议输出端口，实现与上位PC机6之间的数据通讯。
[0032]通讯接口转换模块；多功能液晶显示仪4(集成数据采集器)采用通用的RS-232或RS-485串口通讯协议组建局域网络，但由于RS-232通讯具有传输距离短、抗干扰能力弱等缺陷，考虑到车载道路试验，特别是重型商用车辆装配大功率发动机、发电机及相关大型用电辅助设备，在启动、运行过程中产生强大的电磁干扰，并且在现场进行设备安装时，不可避免地会出现测试传感器、多功能液晶显示仪4 (集成数据采集器)和上位PC机6三者之间由于数据传输距离过长而造成的信号软化衰减的问题，基于上述考虑采用RS-485串口通讯协议，而上位PC机普遍使用USB数据接口，因此必须使用RS-485/USB转换器5实现上位PC机6与多功能液晶显示仪4 (集成数据采集器)之间的信号通讯。
[0033]本领域现有技术中具有数据存储模块；作为一种优选，通过改进，系统中还可以包括监控存储模块；该模块具有实时监控及数据存储等功能，主要使用上位PC机6和基于Modbus标准串口通信协议的通信和控制软件，实现上位机与系统硬件设备间的通信、监控和存储，基于Windows XP系统中的EXCEL办公软件平台，人机交互实现对特定工况下的燃气车辆燃气测量参数(质量流量、温度、累积质量、行驶车速、行驶距离、百公里燃气消耗量)的测试评价。作为进一步优选，还可以加入启动停止、调零复位等功能。
[0034]设备供电模块；该车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统需有可移动电源为YT-1000型GPS速度传感器3( 12V直流供电)、多功能液晶显示仪4(集成数据采集器)(220V交流供电)、上位PC机6 (220V交流供电)持续稳定供电。该模块包括车载蓄电池(12V直流)7和12V DC/220 AC逆变器8。车载蓄电池7 (12V直流)可直接为YT-1000型GPS速度传感器3供电，多功能液晶显示仪(集成数据采集器)4和上位PC机6均需220V交流电，所以需要使用12V DC/220 AC逆变器8进行电压转换。
[0035]用于CNG车辆的测试系统工作过程:
[0036]所选择燃气流量传感器为低压型科里奥利质量流量传感器，在进行CNG车辆燃气消耗量测试时，通过采用3/4-16UNF或7/8-14UNF美标等距螺纹密封接头将低压型科里奥利质量流量传感器跨接在低压滤清器之后的供气管路上。CNG车辆在车载道路试验过程中，CNG燃气通过CNG储气罐、高压精细滤清器、高压电磁阀、高压减压器、低压滤清器等相关减压稳压、过滤清洁装置后流经低压型科里奥利质量流量传感器进入发动机混合器。在行驶工况稳定以后启动燃气测试系统，低压型科里奥利质量流量传感器将燃气的流量信号、温度信号、累积流量信号，并将所有相关流体信号和系统状态信号通过通讯接口传输给流量变送器，变送器进行输入信号的接收和处理并计算相关参量值(如质量流量、累加质量流量、气体温度、气体密度等)并通过4-20mA标准模拟信号通道，按照相应物理层面及通信协议规约，将相关测量参数通过5针航空插头传输给多功能液晶显示仪进行数据监控显示。
[0037]与此同时，YT-1000型GPS速度传感器通过计数/频率输入方式实时测量行驶车速及位移的信号采集并以脉冲信号的方式输出，经数/模转换后通过1-5V标准模拟信号通道，按照相应物理层面及通信协议规约，将相关测量参数通过3针航空插头传输给多功能液晶显示仪进行数据监控显示。
[0038]使用上位PC机和基于Modbus标准串口通信协议的通信和控制软件，实现上位机与系统硬件设备间的通信、监控和存储，基于Windows XP系统中的EXCEL办公软件平台，开发燃气车辆气耗测试的后处理运算程序，人机交互实现对特定工况下的燃气车辆燃气测量参数(质量流量、温度、累积质量、行驶车速、行驶距离、百公里燃气消耗量)的测试评价。
[0039]用于LNG车辆的测试系统工作过程:
[0040]在进行LNG车辆燃气消耗量测试时，依然通过采用3/4-16UNF或7/8-14UNF美标等距螺纹密封接头将低压型科里奥利质量流量传感器跨接在稳压器之后的供气管路上。LNG车辆在车载道路试验过程中，LNG燃气通过LNG气瓶、汽化器、压力缓冲罐、低压滤清器、低压电磁阀、稳压器等相关汽化稳压、过滤清洁装置后变成CNG燃气，流经低压型科里奥利质量流量传感器进入发动机混合器。后续测试系统工作过程与上述相同。
[0041]一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统所涉及各类车载传感器及设备规格型号及测量参数如下表I所示。
[0042]表I传感器及设备规格型号及测量参数
[0043]
【权利要求】
1.一种车载道路试验用燃气车辆气耗测试系统，包括蓄电池；其特征在于:质量流量传感器连接流量变送器，流量变送器将信号输出到数据采集及显示模块；速度传感器将信号输出到所述数据采集及显示模块；所述数据采集及显示模块和PC机连接，实现数据通讯；蓄电池为速度传感器、数据采集及显示模块和PC机供电。
2.根据权利要求1所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:所述质量流量传感器跨接固定在LNG或CNG车辆供气管路上。
3.根据权利要求1所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:所述数据采集及显示模块通过RS-485或USB转换器和PC机连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:质量流量传感器采用低压型科里奥利CMF025型质量流量传感器；流量变送器采用罗斯蒙特RFT9739型流量变送器。
5.根据权利要求1所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:流量变送器通过4-20mA标准模拟信号通道将信号输出到数据采集及显示模块。
6.根据权利要求1所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:所述速度传感器采用YT-1OOO型GPS速度传感器；速度传感器采集的信号经过数/模转换后通过1-5V标准模拟信号通道传送给数据采集及显示模块。
7.根据权利要求1所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:所述质量流量传感器和流量变送器集成气耗仪机箱内，在气耗仪机箱底座加装有橡胶垫。
8.根据权利要求1所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:蓄电池连接逆变器，逆变器连接数据采集及显示模块和PC机。
9.根据权利要求2所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:所述质量流量传感器通过等距螺纹密封接头跨接固定供气管路上。
10.根据权利要求1-3之一所述的燃气车辆气耗测试系统，其特征在于:数据采集及显示模块还包括5针航空插头和3针航空插头。
【文档编号】G01F9/02GK203587155SQ201320828531
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】梁荣亮, 冯屹, 苑林, 高明秋, 颜燕, 郭润清, 高吉强, 徐军辉 申请人:中国汽车技术研究中心