发动机油耗的测量方法、油耗测量装置以及油耗测量程序的制作方法

专利名称：发动机油耗的测量方法、油耗测量装置以及油耗测量程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机油耗的测量方法、 一种发动机油耗的测量装置 以及一种发动机油耗的测量程序。
背景技术：
作为测量发动机的发动机油耗的方法，传统地，己经知道重量分析 法、抽样法等。然而，如重量分析法、抽样法等传统的发动机油耗的测量 方法具有的问题是其需要较长的测试周期。还有一个问题是，被测试期间 发动机油与燃料或水的混合使得发动机油被稀释，并且测得的发动机油耗 小于实际值。因此，发动机油耗的精确测量很困难。
鉴于这样的问题，所谓的S跟踪法被建议作为允许在较短的时期内相 对准确的测量发动机油耗的方法(例如，参见专利文献1)。具体地，该
s跟踪法是一种通过测量单位时间内发动机排出的废气中硫成分的量，以
计算单位时间内同燃料一起消耗的发动机油的量的方法。
专利文献l: JP-A-Hei 6-9382
发明内容
通常，发动机油中的硫含量以不同化合物被包含在废气中并被排放， 如二氧化硫(S02)、 一氧化硫(SO)和硫化氢(H2S)。因此，在S跟 踪法中，需要用火焰光度检测器(FPD)等方法光学地测量硫特有的火焰 并获得废气中硫的化合物的量作为二氧化硫的浓度。
因此，使用S跟踪法需要使废气中的硫发光的装置和光学地测量所发 出的光的测量装置。这些装置较大、难于操纵，并且较贵。
鉴于这样的问题提出本发明，并且本发明目的是实现较容易地测出发 动机油耗。说明书第2/19页
根据本发明的发动机油耗的测量方法，用来测量由发动机油润滑的发 动机中的发动机油耗，其包括第一测量步骤，其用于提供燃料，运行发 动机，并且通过用来探测二氧化硫的二氧化硫探测管来测量发动机的废气 中包含的二氧化硫的浓度；第二测量步骤，其用于提供燃料和发动机油的 混合物的混合燃料，运行发动机，并且通过用来探测二氧化硫的二氧化硫 探测管来测量发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度；和计算步骤，其基 于以下公式(1)和(2)计算发动机油耗
发动机油耗=(〔S0-g )/( Sl-S0+g ) } 'G'R (1)
g=( S1-S0 )〃 a-l 〕 (2)
其中
G:第二测量步骤中使用的混合燃料量 R:发动机油占混合燃料的比例
S0:第一测量步骤中探测的二氧化硫的浓度 Sl:第二测量步骤中探测的二氧化硫的浓度 g:燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度
a:(混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)/ (燃料燃烧产生的二氧 化硫的浓度)。
根据本发明的发动机油耗的测量装置，包括探测管支架，其中设置 有用于探测二氧化硫的二氧化硫探测管；废气引入路径，其用于连接发动
机和二氧化硫探测管的一端，并且用于将发动机的废气引至二氧化硫探测
管；流量测量设备，其用于测量流过二氧化硫探测管的废气的流速；和处
理单元，其基于上述公式(1)和(2)计算发动机油耗，其中经过第一
测量提供燃料，运行发动机，并且通过设置在探测管保持架中的二氧化硫 探测管来测量发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度，以及第二测量歩骤 提供燃料和发动机油的混合物的混合燃料，运行发动机，并且通过设置在 探测管保持架中的另一个二氧化硫探测管来测量发动机的废气中包含的二
氧化硫的浓度，之后，将第二测量步骤中使用的混合燃料量G，发动机油 占混合燃料的比例R，第一测量步骤中探测的二氧化硫的浓度S0，第二测 量步骤中探测的二氧化硫的浓度Sl，和(混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)/ (燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)输入到上述公式(1)和 (2)中。
根据本发明的发动机油耗的测量程序，用来测量由发动机油润滑的发 动机中的发动机油耗，其中计算机执行以下装置的功能第一输入装置， 其用于在测量发动机废气中二氧化硫浓度的第一测量之后输入二氧化硫的 浓度值S0，其中第一测量提供燃料运行发动机，并且使用了用于探测二氧 化硫的二氧化硫探测管；第二输入装置，其用于在测量发动机废气中二氧 化硫浓度的第二测量之后输入二氧化硫的浓度值Sl，其中第二测量提供燃 料和发动机油的混合物的混合燃料运行发动机，并且使用了用于探测二氧 化硫的二氧化硫探测管；混合燃料量输入装置，其用于输入第二测量中使 用的混合燃料的量G;混合比率输入装置，其用于输入发动机油与混合燃 料的比率R;浓度比率输入装置，其用于输入混合燃料燃烧产生的二氧化 硫的浓度与燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度的比率仏以及计算装置，其 用于基于公式(O和(2)来计算发动机油耗。


图1是示出根据第一实施例的测量装置的结构的示意框图2是未使用的探测管的主视图3是在使用后的状态下的探测管的主视图4是示出发动机油耗的测量的流程图5是在使用标准燃料的废气与使用混合燃料的废气之间，对比地示 出硫的化合物的组成的图6是示出废气的温度和废气中二氧化硫的浓度之间的关系的图7是示出根据第二实施例的测量装置的结构的示意框图8是考虑干扰气体的修正步骤的流程图9是示出根据第三实施例的测量装置的结构的示意框图10是执行发动机油耗的测量的计算机的油耗功能框图。
具体实施方式
第一实施例(测量装置1的结构)
首先，将参照图1对本发明实施例的发动机油耗的测量装置1的结构
进行描述。图1中单独示出发动机2。然而，发动机2可以被安装在如摩 托车的车辆中。发动机2可被构建在固定式装置中。
发动机2可以是使用任意种类的燃料的类型。然而，发动机2的类型 优选地是使用包含相对较少量硫成分的燃料(如汽油)的类型。
测量装置1包括探测管支架21、废气引入路径3和泵单元27，其中 泵单元具有作为流量测量设备的流量积分器30。用于探测二氧化硫 (S02)的二氧化硫探测管22可以设置在探测管支架21中。以下将参照 图1更具体地描述测量装置1的每个部分的结构。
废气引入路径3将发动机2的废气引至设置在探测管支架21中的二氧 化硫探测管22。废气引入路径3包括管道10、过滤器11、管道12、流量 变化控制机构13、管道17、副室18、管道19和节流机构20。
管道10的一端被连接到发动机2。图1示出了管道IO被直接连接到 发动机2的情况。然而，例如在消音器等被附装到发动机2上的情况下， 管道IO可以被连接到消音器的一端。换言之，管道IO被直接或经由消音 器等间接连接到发动机2。
管道10的另一端经由过滤器11被连接到管道12。过滤器11除去发 动机2的废气中包含的烟灰等。这防止了烟灰等粘附并积累在过滤器11 下游的部分。过滤器ll可拆地安装到管道IO和12上。这样方便了更换过 滤器11。下述的室15、每个管道和每个节流机构的更换也可以容易地完 成。过滤器11不限于具体的种类或结构。例如，可以是通常用于废气的 过滤器。
过滤器11可以是吸收二氧化硫探测管22的干扰气体(也称为"共存 气体")的类型。例如，过滤器11可以是通过与干扰气体反应来防止干 扰气体到达二氧化硫探测管22的类型。此外，过滤器11可以是通过吸收 干扰气体来防止干扰气体到达二氧化硫探测管22的类型。
管道10和12不限于具体的结构和材料等。优选地，管道10和12例 如由高热导的材料制成。例如，管道10和12优选地由金属制成。此外，管道10和12最优选地由铜制成。在第一实施例中将描述管道10和12由 铜制成的情况。
流量变化控制机构13安装在管道12上。流量变化控制机构13是一种 流量校平器。具体地，流量变化控制机构13控制废气的流速的变化。更 具体地，流量变化控制机构13控制废气的波动，从而校平废气的流量。 在第一实施例中，将描述流量变化控制机构13由安装在管道12的中间部 分的节流机构14和安装在管道12的末端的室15构成的情况。具体地，室 15是内部可见的透明的室。室15具有安装在其上的压力计16以测量室15 内的压力。
然而，流量变化控制机构13不限于该结构。例如，流量变化控制机 构13可以只由节流机构14构成。流量变化控制机构13可以只由室15构 成。流量变化控制机构13可以由层流形成装置或毛细管构成。
管道17连接到室15。副室18连接到管道17的一端。来自室15的废 气被引导至副室18中。管道19连接到副室18。管道19将废气提供至设 置在探测管支架21中的二氧化硫探测管22。 二氧化硫探测管22的一端可 以插入管道19的一端。具体地，管道19的这端形成为诸如硅胶管的软 管。
节流机构20设置在管道19的中部。至二氧化硫探测管22的废气供应 由节流机构20的闭合控制。另一方面，将节流机构20打开以将废气提供 至二氧化硫探测管22。另外，节流机构20调节管道19的流体通路面积， 从而调节提供至二氧化硫探测管22的废气的流速。
在第一实施例中，探测管支架21由一对彼此相对的相邻板21a和21b 构成。二氧化硫探测管22被支持在相邻板21a和21b之间并从而被固定。 然而，在本发明中，探测管支架21不限于具体的构件，只要它能固定二 氧化硫探测管22即可。
测量装置1中设置了废气排放路径4，用于排放来自设置在探测管支 架21中的二氧化硫探测管22的废气。废气排放路径4包括管道24、泵单 元27、管道31和排气管25。管道24连接到设置在探测管支架21中的二 氧化硫探测管22的另一端。二氧化硫探测管22的一端可以插入管道24的一端，与管道19的那一端类似地，二氧化硫探测管22被安装到管道24的 一端。具体地，管道24的这端形成为例如硅胶管的软管。
节流机构23设置在管道24的中部。至二氧化硫探测管22的废气供应 由节流机构23的闭合控制。另一方面，将节流机构20打开以将废气提供 至二氧化硫探测管22。另外，节流机构23调节管道24的流体通路面积， 从而调节提供至二氧化硫探测管22的废气的流速。因此，在第一实施例 中，提供至二氧化硫探测管22的废气的流速由节流机构20和节流机构23 调节。
管道24的下游端连接到泵单元27。泵单元27包括流量积分器30、 泵28和节流机构29。流量积分器30连接到管道24。流量积分器30对流 过管道24的废气的流速积分。泵28连接到流量积分器30的下游侧。节流 机构29连接到泵28的下游侧。管道31连接到节流机构29。管道31连接 到从副室18延伸出的排气管25。引入到测量装置1中的废气通过排气管 25被排放到测量装置1以外。节流机构26设置在排气管25的中部。流过 排气管25的废气的流速可以通过节流机构26来调节。 (二氧化硫探测管22)
图2是未使用的二氧化硫探测管22的平面图。如图2所示，二氧化硫 探测管22是两端被焊接密封的安瓿瓶。二氧化硫探测管22中的封部件 22d和22e之间封入了探测试剂22f。当与要探测的气体(二氧化硫)接触 时，探测试剂22f由于反应而改变颜色。在封入探测试剂22f的部位印刷 有刻度22g。
当使用二氧化硫探测管22时，首先用玻璃刀等切开两端的焊接密封 22c。然后，通过进气口 22a引入气体。如果引入的气体中包含二氧化硫， 被封入的探测试剂22f将发生颜色变化。探测试剂22f的颜色变化从邻近 进气口 22a的一侧开始。如果引入到二氧化硫探测管22的气体中包含少量 的二氧化硫，探测试剂22f的颜色变化邻近进气口 22a。若引入到二氧化 硫探测管22的气体中包含更多的二氧化硫，探测试剂22f的颜色变化位于 更邻近出口 22b的位置。
一般地，探测管标出用于测量而将要引入的气体量。例如，图2所示的二氧化硫探测管22的用于测量而引入的气体量被设为100毫升。将具 有探测管预设的引入量的气体引入到二氧化硫探测管22，并且通过印刷在 二氧化硫探测管22上的刻度22g读出变色的探测试剂22f的长度，从而判 断引入二氧化硫探测管22的气体中的二氧化硫的含量。例如，如果100 毫升的气体被引入图2和图3所示的二氧化硫探测管22，并且探测试剂 22fl变色至如图3所示的印刷了刻度"1.8"的位置，可以判断引入的气体 中包含1.8ppm (1.8/1000000)的二氧化硫。
优选地，只由被探测的气体引起探测试剂22f的变色。然而，探测试 剂22f的变色不一定只由被探测的气体引起。例如探测试剂22f的变色可 以由与被探测的气体(二氧化硫)以外的气体接触而引起。不是被探测的 气体并且使探测试剂22f变色的气体是干扰气体(共存气体)。优选地， 如果有探测试剂22f的干扰气体，测量应在具有尽可能少的干扰气体的环 境中进行。
探测试剂22f不限于具体的种类。探测试剂22f可以是其基本反应机 制为碘-淀粉反应的试剂。例如，探测试剂22f可以是其基本反应机制为碘 酸钾还原反应、碘酸钾与碱反应或重铬酸盐还原反应的试剂。然而，最优 选地，探测试剂22f是其基本反应机制为碘-淀粉反应的试剂。具体地，试 剂优选地具有以下化学方程式(3)的基本反应机制。现在，这里的描述 将针对探测试剂22f是其基本反应机制为以下化学方程式(3)的试剂的情 况。
S02+I2 (蓝紫色)+2H20—2HI (白色)+H2S04 (3) 在基本反应机制是化学方程式(3)的探测试剂22f中，遇淀粉呈蓝紫 色的碘被二氧化硫减少并产生白色的碘化氢。因此，探测试剂22f从蓝紫 色变为白色。此外，二氧化氮使基本反应机制是化学方程式(3)的探测 试剂22f从蓝紫色变为棕色。这是因为二氧化氮使遇淀粉呈蓝紫色的碘从 淀粉中释放出来，并使其变为棕色。同时， 一氧化氮不会使碘从淀粉中释 放出来。因此， 一氧化氮不会使基本反应机制是化学方程式(3)的探测 试剂22f变色。即，基本反应机制是化学方程式(3)的探测试剂22f将二 氧化氮作为干扰气体，但不将一氧化氮作为干扰气体。(采用测量装置1的发动机油耗的测量方法) 接下来，将参照图4描述采用测量装置1的发动机油耗的测量方法。
如图4所示，首先在步骤S1中准备发动机2和测量装置1。如果发动 机2是车载型(onboard type)的，步骤Sl中同时执行车辆的调节和操作 者的布置。
例如，执行测量装置1的准备如下将测量装置1与发动机2相连， 准备并放置二氧化硫探测管22，通过调节节流机构14和26来调节测量装 置1中的压力，通过调节节流机构14控制流量变化，设定测量装置l中的 吸入量，以及设定吸入二氧化硫探测管22中的流速。可以通过调节节流 机构14来控制废气的流量变化，从而减小了安装在室15上的压力计16的 摆动。在实际测量中可以根据进行测量时发动机的速度设定吸入量。如果 发动机2具有吸入空气量传感器，则可以通过监视吸入量传感器来不断探 测吸入量。
接下来，提供燃料(之后称为"标准燃料")，并且使发动机2在步 骤S2中运行。步骤S3中测量运行期间排放的废气中的二氧化硫的浓度。 在下文中，将该测量称为"第一测量"。
具体地，在步骤S2和S3中，驱动泵28，打开节流机构20、 23和 29，在发动机2以规定的转速旋转的状态下开始将废气引入二氧化硫探测 管22。通过流量积分器30监测吸入二氧化硫探测管22的废气的总量。当 流量积分器30指示流过二氧化硫探测管22的废气的量达到应吸入二氧化 硫探测管22的预设量时，关闭节流机构20，并且步骤S3结束。
步骤S3中发动机2的发动机速度不限于具体的速度。然而，优选 地，如果在基本反应机制例如是碘-淀粉反应的试剂中二氧化氮作为干扰气 体影响探测试剂22f，步骤S3中发动机2的发动机速度基本上是最高的。 换言之，优选地，使步骤S3处在发动机2基本上以最高的速度转动的状 态。
在将二氧化硫探测管22从测量装置1上分离之后，可以通过读取二 氧化硫探测管22获得二氧化硫的浓度数据。
接下来，在步骤S4中，准备发动机油和标准燃料以规定的比例混合后的燃料(之后称为"混合燃料")。提供混合燃料以使发动机2运行。 发动机油混合到混合燃料的比例不限于具体值。例如，可以是大约0.01%
至20%。本实施例中发动机油混合到混合燃料的比例是1%。
接下来，在步骤S5中，测量上述运行所排放的废气中二氧化硫的浓 度。在下文中，将该测量称为"第二测量"。第二测量的具体过程类似于 第一测量。与第一测量类似，第二测量中发动机的速度不限于具体的速 度。然而，优选地是基本上最高的发动机速度。同样在第二测量中，在将 二氧化硫探测管22从测量装置1上分离之后，可以通过读取二氧化硫探 测管22获得二氧化硫的浓度数据。
接下来，在步骤S6中，基于第一和第二测量的结果计算发动机油 耗。发动机油的消耗根据下述公式(1)和(2)来计算，以下将对其详细 描述。
LOC= ( 〔 S0-g ) / ( Sl-S0+g ) } G R (1) g= ( S1-S0 〕 / ( a-l ) (2)
在公式中，
LOC:发动机油耗(g/h)
G:第二测量步骤中使用的混合燃料量(g/h)
R:发动机油占混合燃料的比例
S0:第一测量步骤中探测的二氧化硫的浓度(ppm)
Sl:第二测量步骤中探测的二氧化硫的浓度(ppm)
g:燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度(ppm)
(混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)/ (燃料燃烧产生的二氧
化硫的浓度)。
(发动机油耗的计算方法)
如上所述，根据本实施例的发动机油耗的计算方法中，使用了采用标 准燃料时废气中二氧化硫的浓度和采用混合燃料时废气中二氧化硫的浓 度。由于存在不仅发动机油包含硫成分，而且燃料本身也包含硫成分的情 况，以这种方式进行计算将减小燃料本身中硫成分带来的测量误差，并提 高测量精度。换言之，如图5所示，采用标准燃料时废气中二氧化硫的浓度SO
(ppm)是发动机油产生的二氧化硫的浓度A (ppm)与燃料产生的二氧 化硫的浓度g (ppm)的总和。如果燃料产生的二氧化硫的浓度g (ppm) 是己知的，发动机油产生的二氧化硫的浓度A (ppm)可以由第一测量测 得的二氧化硫的浓度SO (ppm)精确地算出(即，A=S0-g)。然而，燃料 中硫成分的含量不一定是已知的。因此，在本实施例中，第一和第二测量 的结果被用于估算燃料产生的二氧化硫的浓度g (ppm)以及减小燃料产 生的二氧化硫带来的测量误差。
如图5所示，混合燃料中二氧化硫的浓度Sl (ppm)是发动机油产生 的二氧化硫的浓度A (ppm)、燃料产生的二氧化硫的浓度g (ppm)以及 混合在燃料中的发动机油产生的二氧化硫的浓度B (ppm)的总和。现 在，第二测量中燃料的流速G (g/h)是己知的。因此，如果发动机油的混 合比是R，燃料中发动机油的流速为G*R (g/h)。因此，这意味着流速 为G*R (g/h)的发动机油中探测到B+g=Sl-S0+g (ppm)的二氧化硫。 发动机油的量与探测到的二氧化硫的比例是(G'R) / (Sl-S0+g)。同 时，如果封入发动机2中的发动机油耗是LOC (g/h)，发动机油的量与 探测到的二氧化硫的比例是LOC/ (S0-g)。由于以上的两个比例彼此相 等，得到方程式(G'R) / (Sl-S0+g) =LOC/ (S0-g)。相应地，可以表 达为方程式(1)中的LOC= { ( S0-g ) / 〔 Sl-S0+g 〕 } G R。
如果混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度与标准燃料燃烧产生的二氧 化硫的浓度的比例是a，那么c^= (Sl-S0+g) /g。因此，等式表达为方程 式(2)中的g:〔 S1-S0 )〃 a-l 〕。
标准燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度和混合燃料燃烧产生的二氧化硫 的浓度可以由提前所作的分析等获得。因此，比例a作为规定值被事先给 出。
(实施例的效果)
由于考虑了燃料本身产生的二氧化硫的影响，本实施例可以更精确地 测量发动机油耗。尽管燃料本身产生的二氧化硫的浓度是未知的，本实施 例可以精确地测量发动机油耗。如果燃料本身产生的二氧化硫的浓度相对较大，本实施例无疑非常有效。
此外，本实施例可以得到以下效果。
根据具有二氧化硫探测管22的测量装置1， 二氧化硫探测管22的使 用方便了发动机油耗的测量。特别地，测量装置1在测量之前不需要进行 如传统的硫跟踪装置中的相对复杂的测量准备(如气体标定)。只要进行 简单的测量准备，即调节废气的流速，就立即可以开始用测量装置1来测 量发动机油耗。
测量装置1通过使用发动机油中含有的硫来测量发动机油耗。因此， 如果用测量装置1测量发动机油耗，测量不会被如重量分析法、抽样法中 的水或汽油对发动机油的稀释所影响。相应地，测量装置1可以相对精确 地测量发动机油耗。
此外，测量装置1不需要如重量分析法和抽样法所需要的相对较长的 测量周期(例如几个小时至几十个小时)。规定量的废气被吸入测量装置 1中的二氧化硫探测管22，用来在相对较短的时间内(例如几分钟至几十 分钟)测量发动机油耗。
测量装置1具有数量较少的组成构件，并较传统的S跟踪装置具有更 小的尺寸。具体地，测量装置1可以构造为如小于1立方米的尺寸。因 此，装置的运输(这对于传统的S跟踪装置较为困难)要相对容易。相应 地，例如在具有固定式发动机的领域中，测量装置1的使用使得进行发动 机油耗的测量要相对容易。同样，例如在相对较小的车辆(如摩托车)的 情况下，可以将测量装置1安装在车辆中，并在车辆行驶中测量发动机油 耗。
测量装置1较传统的S跟踪装置相对便宜。测量装置1在测量发动机 油耗时，不需要用来提供测量所需的气体(如氢气)的气体提供装置。此 外，二氧化硫探测管22相对便宜。因此，测量装置1的使用降低了用于 测量发动机油耗的设备的投资。此外，可以降低发动机油耗的测量的运行 成本。
此外，测量装置1方便了室15、 18以及节流机构14的更换。因此， 如果测量装置1的组成构件被废气污损，室15等可被容易地更换。换言之，测量装置l使维护更方便。
当采用测量装置1测量发动机油耗时，精确测量流过二氧化硫探测管
22的废气的量很重要。这是因为基于流过二氧化硫探测管22的废气的量 来计算发动机油耗。通常地，发动机2的废气产生波动。换言之，发动机 2排放的废气的流速并不总是恒定的。因此，如果二氧化硫探测管22被直 接连接到发动机2,则可能很难通过流量积分器30精确测量流过二氧化硫 探测管22的废气的量。因此，可能很难精确计算发动机油耗。
另一方面，废气的流量变化(例如波动)被测量装置1中的流量变化 控制机构13控制。因此，可以相对精确地测量流过二氧化硫探测管22的 废气的量。相应地，测量装置1能相对精确地计算发动机油耗。
从有效控制流量变化的角度出发，流量变化控制机构13优选地设置 在二氧化硫探测管22的上游。然而，流量变化控制机构13的设置不限于 具体的位置。例如，流量变化控制机构13可以设置在二氧化硫探测管22 的下游。
流量变化控制机构13也不限于具体的结构。然而，如第一实施例， 流量变化控制机构13优选地构建有节流机构14、室15。因此，可以节约 流量变化控制机构13的成本。此外，方便了流量变化控制机构13的更 换，从而改善其维护的便利性。
泵28设置在测量装置1中的二氧化硫探测管22的下游。在测量二氧 化硫浓度的步骤中，泵28吸入流过二氧化硫探测管22的废气。这进一歩 稳定了流过二氧化硫探测管22的废气的流速。因此，流过二氧化硫探测 管22的废气的量可被相对精确地测量。相应地，测量装置1能更精确地 计算发动机油耗。
优选地，在发动机2基本上以最高速度转动的状态下进行测量废气中 二氧化硫的步骤。这使得提供至发动机2的空气-燃料混合物中的燃料的量 相对较大。因此，可以使发动机2的燃烧室中的氧气的浓度相对较低。从 而，防止了其基本反应机制是碘-淀粉反应的二氧化硫探测管22的干扰气 体二氧化氮(N02)的生成。因此，有可能更精确地测量废气中二氧化硫 的浓度。在本实施例中，管道10和12由高热导率材料制成。具体地，管道IO
和12由铜制成。因此，来自发动机2的废气可以在管道10和12中被有效 地冷却。这可以控制废气中水的含量。冷凝水被室15收集，从而防止水 进入二氧化硫探测管22。此外，由于第一实施例中的室15是透明的，可 以观察到冷凝水。
在本实施例中，在被提供一般燃料(即标准燃料)的发动机2运行期 间的测量与被提供混合燃料的发动机2运行期间的测量之间进行了比较。 换言之，在两种运行之间进行了对比测量。因此，可以减少干扰对发动机 油耗的测量产生的影响。例如，如图6所示，废气里水蒸气与二氧化硫反 应，并且当废气的温度降低时二氧化硫的浓度通常降低。因此，如果测量 装置1的环境温度偏离了计算温度，将趋于发生测量误差。例如，由于夏 天和冬天进行的测量之间的环境温度的改变，可能带来测量误差。然而， 根据本实施例，因为进行了供应标准燃料的运行与供应混合燃料的运行之 间的对比测量，可以将由环境温度改变带来的测量误差保持到最小。这使 得可以更精确地测量发动机油耗。
在本实施例中，不需要在测量发动机油耗之前清楚地知道发动机油中 的硫含量的比例等。因此，在发动机油中的硫含量的比例未知的情况下， 本实施例的测量方法方便了发动机油耗的测量。 (第二实施例)
在上述第一实施例中，描述了可以安放一个二氧化硫探测管22的测 量装置1。然而，本发明不限于该结构。例如，测量装置可以是其中安放 多个探测管的装置。具体地，例如测量装置可以是其中安放两个至五个探 测管的装置。在第二个实施例中，将参照图7详细描述可以安放三个测量 管的测量装置la。在第二实施例的描述中，具有基本上相同的功能的组件 将由相同的附图标号和符号表示，并且将不对其进行描述。
如图7所示，根据第二实施例，探测管支架41、探测管支架61与探 测管支架21 —起被设置在测量装置la中。副室18中设置了管道19a、 19b和19c。管道19a连接到设置在探测管支架21中的探测管。管道19b 连接到设置在探测管支架41中的探测管。管道19c连接到设置在探测管支架61中的探测管。此外，管道24a、 24b和24c设置为将设置在探测管支 架21中的探测管、设置在探测管支架41中的探测管和设置在探测管支架 61中的探测管连接到泵单元27。节流机构20a、 20b、 20c、 23a、 23b和 23c分别设置在管道19a、 19b、 19c、 24a、 24b和24c中。
例如，如果类似于第一实施例，通过只设置在探测管支架21中的二 氧化硫探测管22来测量发动机油耗，则关闭节流机构20b、 20c、 23b和 23c来测量二氧化硫的浓度。如果通过设置在所有探测管支架21、 41和61 中的探测管来测量发动机油耗，则打开所有节流机构20a、 20b、 20c、 23a、 23b和23c来测量二氧化硫。
探测管支架41和61中可以与二氧化硫探测管22—起安放探测二氧化 硫探测管22的干扰气体的干扰气体探测管42。具体地，如果二氧化硫探 测管22的基本反应机制是碘与淀粉反应，探测管支架41和61中可以安放 用于探测二氧化氮的干扰气体探测管42。此后，在第二实施例中将描述探 测管支架41中安放干扰气体探测管42的情况。
(使用测量装置la的发动机油耗的测量方法)
在本实施例中，油耗以大体上与第一实施例(参见图4)类似的方法 对发动机油耗进行测量。然而，在本实施例中，鉴于干扰气体的影响，在 第一和第二测量中，如图8所示适当地进行了修正。
在本实施例中，在第一和第二测量期间，同时进行二氧化硫的浓度和 干扰气体的浓度的测量(参见步骤S20)。具体地，首先在节流机构 20a、 20b和20c以及节流机构23a、 23b和23c关闭的状态下，将二氧化硫 探测管22和干扰气体探测管42分别安放在探测管支架21和探测管支架 41中。然后在发动机2以规定的发动机速度运行的状态下，打开节流机构 20a、 20b以及节流机构23a、 23b，并将废气引入二氧化硫探测管22和干 扰气体探测管42。当流量积分器30指示流过二氧化硫探测管22和干扰气 体探测管42的废气的量到达吸入每个探测管的预设量时，关闭节流机构 20a、 20b等，并且步骤S20结束。
在这里，二氧化硫探测管22中废气的流速与千扰气体探测管42中废 气的流速之间的比率不限于具体的比率。例如，二氧化硫探测管22中废气的流速与干扰气体探测管42中废气的流速之间的比例可以被设为等于 二氧化硫探测管22的吸入气体预设量与干扰气体探测管42的吸入气体预 设量之间的比例。因此，可以通过流量积分器30得到通过二氧化硫探测 管22和干扰气体探测管42的每个的废气的积分流速。
此实施例中，如果在单次测量中使用多个探测管，可以为每个探测管 单独地设置流量积分器。可以在步骤S20中相继测量二氧化硫的浓度和干 扰气体的浓度。具体地，例如测量方式可以是仅打开节流机构20a、 23a 来测量二氧化硫的浓度，然后关闭节流机构20a、 23a,打开节流机构 20b、 23b，测量干扰气体的浓度。
在本实施例中，如图8所示，在步骤S20之后执行步骤S21。在步骤 S21中，判断步骤S20中干扰气体探测管42测量的干扰气体的浓度是否等 于或低于规定的浓度。具体地，在步骤S21中，判断步骤S20中干扰气体 探测管42测量的干扰气体的浓度是否等于或低于预先为二氧化硫探测管 22设定的干扰气体的最大浓度。换言之，判断废气中含有的千扰气体的浓 度是否在使二氧化硫探测管22可用的范围内。
在步骤S21中，如果判断出干扰气体探测管42测量的干扰气体的浓 度等于或低于预先为二氧化硫探测管22设定的最大千扰气体浓度，测量 进行到步骤S22。另一方面，如果在步骤S21中判断出干扰气体探测管42 测量的干扰气体的浓度高于预先为二氧化硫探测管22设定的最大干扰气 体浓度，将不执行步骤S22，并且测试结束。换言之，这种情况下停止发 动机油耗的计算。
在步骤S22中，基于步骤S20中测得的干扰气体的浓度对测量值进行 修正。基于规定的干扰气体的浓度和修正值之间的关系进行修正。这使发 动机油耗的计算中考虑了干扰气体的浓度。
干扰气体的浓度和修正值之间的关系可以由事先所做的实验确定，使 其中以规定比率混合了干扰气体和被探测的气体的混合气体通过二氧化硫 探测管22。
(实施例的效果)
根据第二实施例，测量装置la中设置多个探测管支架21、 41和61。因此， 一次可以用多个一同安放在测量装置la中的探测管来进行测量。相 应地， 一次可以按照需要测量多种气体的浓度。因此，测量装置la可以在 计算发动机油耗的同时测量废气中的其它成分。例如，可以用测量装置la 同时测量二氧化硫的浓度和干扰气体的浓度。
此外，例如可以用装置中安放的多个二氧化硫探测管22测量二氧化 硫的浓度。从而，可以进一步提高计算发动机油的消耗的精度。
在本实施例的发动机油的消耗的测量中，基于步骤S20中测量的干扰 气体的浓度，在步骤S22中对测量值进行修正。这防止了由于干扰气体而 破坏发动机油耗的测量精度。换言之，可以更精确地测量发动机油耗。
如果在步骤S21中判断出废气中所含的干扰气体的浓度高于规定的浓 度，则停止发动机油耗的计算。因此，可以改善计算出的发动机油耗的可 靠性。在本实施例中，如果步骤S21中废气所含千扰气体的浓度等于或低 于规定的浓度，则计算发动机油耗。然而，在需要更精确的发动机油耗的 情况下，如果步骤S20中探测到干扰气体即停止发动机油耗的计算。 (第三实施例)
在第一和第二实施例中，描述的情况是测量装置的操作人员自己或通 过与测量装置分离的计算装置来计算发动机油耗。然而，本发明并不限于 这种情况。例如，测量装置可以具有计算发动机油耗的处理单元(计算单 元)。在本实施例中，将描述如图9所示的具有处理单元50的测量装置 lb。如第二实施例，本实施例中的描述也参照了图4和图8。在本实施例 的描述中，具有基本上相同的功能的组件将由与第一和第二实施例相同的 附图标号和符号表示，并且将不对其进行描述。
如图9所示，根据本实施例的测量装置lb包括处理单元50、显示器 51、输入部分52和驱动器53。处理单元50连接到流量积分器30、显示 器51、输入部分52和驱动器53。输入部分52向处理单元50输入各种数 据。显示器51显示输入数据、处理单元50中的计算结果等等。驱动器53 基于来自处理单元50的指示打开或关闭节流机构20a、 20b和20c中的每 个。换言之，在第三个实施例中，节流机构20a、 20b和20c通过驱动器 53被自动打开或关闭。在本实施例中，在步骤Sl中，测量装置lb的操作人员通过操纵输入
部分52向处理单元50输入各种设置(参见图4)。具体地，操作人员输 入步骤S20中吸入二氧化硫探测管22中的废气的量(Q)、吸入二氧化硫 探测管22中的废气流速的积分以及干扰气体浓度与修正值之间的关系。
接下来，在步骤S20中(参见图8)，测量装置lb的操作人员操纵输 入部分52，从而使处理单元50向驱动器53输出打开节流机构的信号。从 而，打开节流机构20a、 20b，并开始测量二氧化硫的浓度。在步骤S20 中，处理单元50监测流量积分器30。当流量积分器30探测到被吸入二氧 化硫探测管22中的废气流速的积分时，处理单元50向驱动器53输出关闭 节流机构的信号。从而，关闭节流机构20a、 20b，并完成二氧化硫的浓度 的测量。
步骤S20结束后，测量装置lb的操作人员对二氧化硫探测管22和干 扰气体探测管42进行读取，从而获得废气中二氧化硫的浓度和干扰气体 的浓度。操作人员操纵输入部分52来向处理单元50输入所获得的二氧化 硫的浓度和干扰气体的浓度。从而，通过处理单元50自动执行步骤S21、 步骤S22和步骤S6。具体地，在步骤S21中，处理单元50首先判定步骤 S20中的干扰气体的浓度是否等于或低于规定的浓度。如果判断出步骤 S20中的干扰气体的浓度高于规定的浓度，显示器51示出不能进行发动机 油耗的测量(符号"NG")，并且停止测量。同时，如果在步骤S21中 判断出步骤S20中的干扰气体的浓度等于或低于规定的浓度，处理单元50 基于干扰气体的浓度与修正值之间的关系来修正测量值。在步骤S6中， 处理单元50基于上述的公式(1)和(2)计算发动机油耗。显示器51示 出修正后的发动机油耗。
处理单元50、显示器51、输入部分52和驱动部分53可以是专门用 于测量装置lb的物件。然而，他们也可以是用于个人电脑的通用的物 件。例如，处理单元50可以由计算机构成(如个人电脑)。显示器51可 以由用于计算机的显示装置构成(如液晶显示器)。输入部分52可以由 用于计算机的输入装置构成(如键盘和鼠标)。驱动器53可以由用于计 算机的接口板等构成。本发明包括计算机程序，其用于运行计算机以采用上述公式(1)和 (2)来测量发动机油耗。换言之，本发明包括计算机程序，其用于使计
算具有图10所示的装置101至装置106中的每个的功能。
具体地，计算机100连接到输入装置200和显示装置300。计算机 100执行以下装置的功能第一输入装置101，用以输入第一测量中测得 的二氧化硫的浓度值SO;第二输入装置102，用以输入第二测量中测得的 二氧化硫的浓度值S1;混合燃料量输入装置103，用以输入第二测量中使 用的混合燃料的量G;混合比率输入装置104，用以输入发动机油与混合 燃料的比率R;浓度比率输入装置105，用以输入混合燃料燃烧产生的二
氧化硫的浓度与标准燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度的比率Of;计算装置
106，用以基于上述公式(1)和(2)来计算发动机油耗LOC。从输入装 置200中输入S0、 Sl、 G、 G和Q!的值。显示装置300示出计算出的发动 机油耗LOC。
(其他改进)
在第一实施例中，描述了在准备好测量装置1之后立即使用二氧化硫 探测管22进行发动机油耗测量的情况。然而，本发明不限于这种情况。 例如，在准备好测量装置1之后并进而通过用于探测二氧化氮的二氧化氮 探测管确保二氧化氮的浓度等于或低于规定的浓度之后，才进行步骤S3 和S5中的测量。
图1中只示出发动机2。然而，发动机2可以安装在诸如摩托车的车 辆中。发动机2可以构建在固定式装置中。图l示出的情况是管道10直接 连接到发动机2。然而，例如在发动机2安装了消音器等的情况下，管道 10可以连接到消音器的一端。换言之，管道10直接或经由消音器等间接 连接到发动机2。
在实施例中，描述了流量变化控制机构13由节流机构14和室15构成 的情况。然而，本发明不限于该结构。例如，流量变化控制机构13可以 只由节流机构14构成。流量变化控制机构13可以只由室15构成。流量变 化控制机构13可以由层流形成装置或毛细管构成。
在第一实施例中，描述了只可以安放一个二氧化硫探测管22的测量装置1。然而，本发明不限于该结构。例如，测量装置可以是其中能够安 放多个探测管的装置。具体地，例如测量装置可以是其中能够安放二到五 个探测管的装置。探测管支架21可以是管的支架，其中独立于二氧化硫
探测管22的管体可以同二氧化硫探测管22 —起线性地设置。例如，探测 管支架21可以是管的支架，其中通过捕获或吸收从而减少二氧化硫探测 管22的干扰气体的处理管可以线性地设置在二氧化硫探测管22的上游。
在第二实施例中，描述了有一种二氧化硫探测管22的干扰气体，并 安放了一个干扰气体探测管42的情况。然而，安放的干扰气体探测管42 的数量不限于具体的值。例如，如果有多种二氧化硫探测管22的干扰气 体，则可以安放多种干扰气体探测管42。
根据第三实施例的测量装置lb是其中加入了用于计算发动机油耗的 处理单元(计算单元)的第二实施例中的测量装置la。然而，根据本发明 的发动机油耗的测量装置可以是其中加入了用于计算发动机油耗的处理单 元(计算单元)的第一实施例中的测量装置l。
(对说明书中术语的定义)
在本说明书中，探测管的"干扰气体"是对探测管要探测的气体的探 测进行干扰的气体。换言之，"干扰气体"是其出现使探测管要探测的气 体的测量值不准确的气体。干扰气体是例如能与探测管中的试剂反应并改 变探测管的颜色的气体。"干扰气体"也可以称为"共存气体"。
本发明可用于发动机油耗的测量。
权利要求
1. 一种用于由发动机油润滑的发动机的所述发动机油耗的测量方法，方法包括第一测量步骤，其用于提供燃料，操作所述发动机，并且通过用来探测二氧化硫的二氧化硫探测管来测量所述发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度；第二测量步骤，其用于提供所述燃料和所述发动机油的混合物的混合燃料，操作所述发动机，并且通过用来探测二氧化硫的所述二氧化硫探测管来测量所述发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度；和计算步骤，其基于以下公式(1)和(2)计算所述发动机油耗发动机油耗＝{〔S0-g〕/〔S1-S0+g〕}·G·R (1)g＝〔S1-S0〕/〔α-1〕 (2)其中G第二测量步骤中使用的所述混合燃料量R所述发动机油占所述混合燃料的比例S0所述第一测量步骤中探测的二氧化硫的浓度S1所述第二测量步骤中探测的二氧化硫的浓度g所述燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度α(所述混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)/(所述燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)。
2. 据权利要求1所述的发动机油耗的测量方法，还包括修正步骤，其中，在所述第一和第二测量步骤中与测量二氧化硫的浓度一起，测量所述 发动机的废气中包含的所述二氧化硫探测管的干扰气体的浓度，并且在所述修正步骤中，基于测得的所述干扰气体的浓度，修正所述第一 和第二测量步骤中测得的二氧化硫的浓度。
3. 根据权利要求1所述的发动机油耗的测量方法，其中，在所述第一和第二测量步骤中与测量二氧化硫的浓度一起，测量所述发动机的废气中包含的所述二氧化硫探测管的干扰气体的浓度，并且如果测得的所述干扰气体的浓度高于规定的标准浓度，则停止计算步骤。
4. 根据权利要求1所述的发动机油耗的测量方法，其中， 所述第一和第二测量步骤中的至少一个是在所述发动机以基本上最高的速度运行的状态下进行的。
5. —种用于由发动机油润滑的发动机的发动机油耗的测量装置，包括探测管保持架，其中设置有用于探测二氧化硫的二氧化硫探测管； 废气引入路径，其用于连接所述发动机和所述二氧化硫探测管的一 端，并且用于将所述发动机的废气引至所述二氧化硫探测管；流量测量设备，其用于测量流过所述二氧化硫探测管的废气的流速；和处理单元，其基于以下公式(1)和(2)计算所述发动机油耗，其 中，在第一测量步骤提供燃料、运行所述发动机、并且通过设置在所述探 测管保持架中的所述二氧化硫探测管来测量所述发动机的废气中包含的二 氧化硫的浓度、以及在第二测量步骤提供所述燃料与所述发动机油的混合 物的混合燃料、运行所述发动机、并且通过设置在所述探测管保持架中的 另一个所述二氧化硫探测管来测量所述发动机的废气中包含的二氧化硫的 浓度之后，将所述第二测量步骤中使用的所述混合燃料量G、所述发动机 油与所述混合燃料的比例R、所述第一测量步骤中探测的所述二氧化硫浓 度S0、所述第二测量歩骤中探测的所述二氧化硫浓度Sl、以及CF (所述 混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)/ (所述燃料燃烧产生的二氧化硫的 浓度)输入到公式(1)和(2)中。发动机油耗=((S0-g 〕 / 〔 Sl-S0+g 〕 } G R(1) 燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度g= 〔 S1-S0 ) /( o;-l ) (2)
6. 根据权利要求5所述的发动机油耗的测量装置，还包括 流量变化控制机构，其用于控制流过所述二氧化硫探测管的废气的流速的变化。
7. 根据权利要求6所述的发动机油耗的测量装置，其中， 所述流量变化控制机构设置在所述废气引入路径上。
8. 根据权利要求5所述的发动机油耗的测量装置，还包括流量变化控制机构，其包括设置在所述废气引入路径上的节流机构和 设置在所述废气引入路径上的室。
9. 根据权利要求5所述的发动机油耗的测量装置，其中， 所述探测管支架包括多个支架部分，其中可以安放包括所述二氧化硫探测管在内的多个探测管，并且所述废气引入路径将废气引入安放在所述多个支架部分中的所述多个 探测管的每一个。
10. 根据权利要求9所述的发动机油耗的测量装置，其中， 所述多个探测管包括用于探测所述二氧化硫探测管的干扰气体的干扰气体探测管。
11. 根据权利要求5所述的发动机油耗的测量装置，还包括 废气排放路径，其连接到所述二氧化硫探测管，并通过所述废气排放路径排放所述二氧化硫探测管中的废气，和泵，其设置在所述废气排放路径上，并将废气从所述二氧化硫探测管 中吸出。
12. —种发动机油耗的测量程序，其用于测量由发动机油润滑的发动 机中的发动机油耗，其中计算机执行以下装置的功能.-第一输入装置，其用于在第一测量之后输入所述二氧化硫的浓度值 S0，其中，所述第一测量提供燃料，运行所述发动机，并且通过用来探测 二氧化硫的所述二氧化硫探测管来测量所述发动机的废气中包含的二氧化 硫的浓度；第二输入装置，其用于在第二测量之后输入所述二氧化硫的浓度值 Sl，其中，所述第二测量提供所述燃料和所述发动机油的混合物的混合燃 料，运行所述发动机，并且通过用来探测二氧化硫的所述二氧化硫探测管 来测量所述发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度；混合燃料量输入装置，其用于输入所述第二测量中使用的所述混合燃料的量G;混合比率输入装置，其用于输入所述发动机油与所述混合燃料的比率R;浓度比率输入装置，其用于输入所述混合燃料燃烧产生的二氧化硫的 浓度与所述燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度的比率ce;和计算装置，其用于基于以下公式(1)和(2)来计算所述发动机油耗发动机油耗=((S0-g ) / ( Sl-S0+g ) } G R (1)燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度g= ( S1-S0 ) /( Q!-l )(2)。
全文摘要
本发明提供一种发动机油耗的测量方法、油耗测量装置以及油耗测量程序。一种发动机油耗的测量方法包括第一测量步骤，用于通过二氧化硫探测管测量发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度S0；第二测量步骤，用于提供燃料和发动机油的混合物的混合燃料，并用于通过二氧化硫探测管测量发动机的废气中包含的二氧化硫的浓度S1；以及计算步骤，用于基于如下公式(1)和(2)计算发动机油耗发动机油耗＝{〔S0-g〕/〔S1-S0+g〕}·G·R；g＝〔S1-S0〕/〔α-1〕其中，G第二测量步骤中使用的混合燃料量，R发动机油占混合燃料的比例，g燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度，α(混合燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)/(燃料燃烧产生的二氧化硫的浓度)。
文档编号F01N3/00GK101519990SQ20091011861
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者田上淳 申请人:雅马哈发动机株式会社