本发明涉及一种cng燃气车辆实时气耗检测方法及其装置，属于商用车燃气供给领域。
背景技术
实现车辆气耗的实时显示对改善驾驶人员不良操作习惯，降低燃气气耗，提高燃气经济性，降低车辆运营成本有着十分积极的意义。为此，有必要发明一种方法及装置实现燃气气耗的实时检测。
技术实现要素：
本发明提供一种cng燃气车辆实时气耗检测方法及其装置，该方法及其装置可以精确地实时检测车辆的气耗。
本发明通过以下技术方案实现，一种cng燃气车辆实时气耗检测方法，包括如下步骤：
step1：当整车启动后，中央处理模块自动进行初始化设置，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元启动备用；
step2：中央处理模块连接计时模块，计时模块每隔设定时间则计时1次，一个计时周期计时n次，中央处理模块连接燃气温度测量单元和燃气压力测量单元，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元在所述计时模块的每个计时点分别采集一次燃气温度和燃气压力；
step3：中央处理模块将采集到的燃气温度数据转换为热力学温度数据；
step4：中央处理模块根据设定公式对每个相邻时间节点的燃气气耗值进行计算并存储，所述设定公式为：
δvn-1＝vn-vn-1；
vn-1＝(pn-1+p)vt/ptn-1；
vn＝(pn+p)vt/ptn；
其中，δvn-1为相邻时间节点第n个时间节点与第n-1个时间节点的燃气气耗值；
vn为第n个时间节点的车载气瓶中的燃气体积；
p为一个标准大气压；
pn为第n个时间节点的高压管路中的燃气压力值；
v为车载气瓶的总容积；
t为燃气温度在20℃时的热力学温度值；
tn为第n个时间节点的热力学温度值；
在一个计时周期内中，中央处理模块采集n次数据完成n-1次计算；
step5：对一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和，公式如下：
δv＝δv1+δv2+…+δvn-1，δv为一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和值；
step6：当计时模块完成一个计时周期后，中央处理模块根据以下公式计算：
进一步地，还包括step7步骤：
step7：依次循环，中央处理模块在计时模块每个计时周期完成后输出一次结果。
本发明的技术方案的另一方面提供一种cng燃气车辆实时气耗检测装置，其包括如下模块：
初始化模块，用于当整车启动后，中央处理模块自动进行初始化设置，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元启动备用；
计时及数据采集模块，用于中央处理模块连接计时模块，计时模块每隔设定时间则计时1次，一个计时周期计时n次，中央处理模块连接燃气温度测量单元和燃气压力测量单元，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元在所述计时模块的每个计时点分别采集一次燃气温度和燃气压力；
温度转换模块，用于中央处理模块将采集到的燃气温度数据转换为热力学温度数据；
燃气气耗值修正模块，用于中央处理模块根据设定公式对每个相邻时间节点的燃气气耗值进行计算并存储，所述设定公式为：
δvn-1＝vn-vn-1；
vn-1＝(pn-1+p)vt/ptn-1；
vn＝(pn+p)vt/ptn；
其中，δvn-1为相邻时间节点第n个时间节点与第n-1个时间节点的燃气气耗值；
vn为第n个时间节点的车载气瓶中的燃气体积；
p为一个标准大气压；
pn为第n个时间节点的高压管路中的燃气压力值；
v为车载气瓶的总容积；
t为燃气温度在20℃时的热力学温度值；
tn为第n个时间节点的热力学温度值；
在一个计时周期内中，中央处理模块采集n次数据完成n-1次计算；
节点求和模块，用于从所述的燃气气耗值修正模块获得相邻节点的燃气气耗值，对一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和，公式如下：
δv＝δv1+δv2+…+δvn-1，δv为一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和值；
平均修正气耗模块，其配置为，当计时模块完成一个计时周期后，中央处理模块从所述的节点求和模块获得数据，进一步根据以下公式计算：
进一步地，包括循环模块，循环模块配置为中央处理模块在每一个时间周期进行一次计算循环，中央处理模块在计时模块每个计时周期完成后输出一次结果。
本发明的另一个方面提供一种cng燃气车辆实时气耗检测装置，其包括燃气温度测量单元1、燃气压力测量单元2、中央处理模块3、can通讯模块4、计时模块5、数据存储模块6、复位控制模块7、电源模块8、整车can总线；
所述中央处理模块3分别连接所述燃气温度测量单元1、所述燃气压力测量单元2、所述can通讯模块4、所述计时模块5、所述数据存储模块6、所述复位控制模块7、所述电源模块8；
所述燃气温度测量单元1、所述燃气压力测量单元2设置在气瓶周边并采集与气瓶相连的高压管路内的相应数据；
所述中央处理模块3将车辆的实时气耗数据修正到燃气在标准气压下的体积，然后对相邻时间节点的燃气气耗值数据进行求和并取平均值，获得实时气耗数据；
所述中央处理模块3将实时气耗数据can通讯模块发送给所述整车can总线，在仪表板上显示车辆的实时气耗数据。
进一步地，所述燃气温度测量单元1包括温度传感器，所述燃气压力测量单元2包括燃气压力传感器，所述燃气压力传感器采集与所述气瓶连接的高压管路中的燃气压力数据，所述温度传感器采集与所述气瓶连接的高压管路中的燃气温度数据。
进一步地，所述中央处理模块将所述燃气温度测量单元采集到的燃气温度数据转换成热力学温度并保存；
所述的中央处理模块根据计时模块的时间输入将各个时刻对应的燃气压力数据和燃气温度数据存储到数据存储模块6。
进一步地，所述can通讯模块4包含can收发器，满足saej1939协议，通信速率为250kb/s，支持ccp数据标定，用以支持中央处理模块与整车通过can总线进行通信。
进一步地，所述的复位控制模块7对中央处理模块进行初始化设置。
进一步地，所述的中央处理模块配置为包含以下模块：
燃气气耗值修正模块，用于中央处理模块根据设定公式对每个相邻时间节点的燃气气耗值进行计算并存储，所述设定公式为：
δvn-1＝vn-vn-1；
vn-1＝(pn-1+p)vt/ptn-1；
vn＝(pn+p)vt/ptn；
其中，δvn-1为相邻时间节点第n个时间节点与第n-1个时间节点的燃气气耗值；
vn为第n个时间节点的车载气瓶中的燃气体积；
p为一个标准大气压；
pn为第n个时间节点的高压管路中的燃气压力值；
v为车载气瓶的总容积；
t为燃气温度在20℃时的热力学温度值；
tn为第n个时间节点的热力学温度值；
在一个计时周期内中，中央处理模块采集n次数据完成n-1次计算；
节点求和模块，用于从所述的燃气气耗值修正模块获得相邻节点的燃气气耗值，对一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和，公式如下：
δv＝δv1+δv2+…+δvn-1，δv为一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和值；
平均修正气耗模块，其配置为，当计时模块完成一个计时周期后，中央处理模块从所述的节点求和模块获得数据，进一步根据以下公式计算：
本发明的有益效果是：通过测量高压管路中的燃气温度和压力，获得高压气体在标准状态下的体积并进行修正。在一个预设的时段内，分多次采集计算，最后将数据值平均后输出，作为该预设时间段内的实时气耗。该数据采集方案简单、不受发动机工况干扰，数据准确性高。
附图说明
图1本发明的cng燃气车辆实时气耗检测装置的一个实施例的连接框图；
图2本发明的cng燃气车辆实时气耗检测方法及装置的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐述本发明的具体实施方式。
实施例：本实施例的一种cng燃气车辆实时气耗检测装置。如图1所示，包括燃气压力测量单元1、燃气温度测量单元2、中央处理模块3和can通讯模块4。
上述的一种cng燃气车辆实时气耗检测装置的实时气耗数据处理方式为：燃气压力测量单元1测量高压管路中的燃气压力，燃气温度测量单元2测量高压管路中燃气的温度并输送给中央处理模块3；中央处理模块3与计时模块、数据存储模块相连，计时模块每计时一次，中央处理模块采集一次数据，并将测得的燃气温度转换成热力学温度后保存。中央处理模块根据由理想气体状态方程编制的算法将气体压力转换为20℃时一个标准大气压下气体的体积。中央处理模块将计时模块中前后紧邻的两个体积之进行减运算，并将一个计时周期内的多次计算数据求平均值后，将结果输出到整车can总线，最后在整车仪表板上显示车辆的实时气耗。
另一方面中央处理模块与整车can总线的通信协议满足saej1939协议，通信速率为250kb/s，支持ccp数据标定，中央处理模块与整车以can总线进行通信。
一种cng燃气车辆实时气耗检测方法为：所述的燃气压力测量单元和燃气温度测量单元，分别测量管路中高压气体的压力和温度。
计时模块和数据存储模块与中央处理模块相连，采集气瓶在t1、t2、…tn时刻的压力p1、p2、…pn；并通过中央处理模块将燃气温度转换成对应的热力学温度t1、t2、…tn，并存储。
中央处理模块根据理想气体状态方程将测得的燃气气压转化成20℃时的一个标准大气压p下面的体积，中央处理模块完成一次实时数据采集需要在预定的时间间隔内(比如：1分钟)采集n次数据对应的数据采集时间点分别是t1、t2、…tn，并将最终采集的数据求平均值后输出给整车can总线，实时气耗结果通过整车can总线输出到整车仪表板上显示。
中央处理模块按如下方法对数据进行处理：
a、从数据存储模块获取气瓶在t1、t2、…tn时刻的压力p1、p2、…pn和热力学温度t1、t2、…tn。
b、计算相邻的两个时间段δt1,δt2…,δtn-1内消耗的气体体积δv1＝v1-v2,δv2…,δvn-1,其中，v1＝(p1+p)vt/pt1，v2＝(p2+p)vt/pt2。
c、计算某个测量时段内消耗的气体总体积为δv＝δv1+δv2+…+δvn-1.
d、计算某个测量时段t1～tn时内的实时气耗
其中，v1为t1时刻气瓶中天然气在标准状态下的体积；v2为t2时刻气瓶中天然气在标准状态下的体积；p为一个标准大气压；t为燃气温度在20℃时的热力学温度；车载气瓶的总容积为；气瓶中t1时刻高压管路的压力为p1，热力学温度为t1；t2时刻高压管路的压力为p2，热力学温度为t2；依次类推温度为tn时刻高压管路的压力为pn；热力学温度为tn。δt1,δt2…,δtn-1为两个计时器的两个数据采集点之间的时间间隔；δv1＝v1-v2,δv2…,δvn-1为两次数据采集的时间间隔内车辆消耗的燃气体积；s为某个测量时段车辆的实时气耗。
在本发明的一个实施例中，一种cng燃气车辆实时气耗检测方法，包括如下步骤：
step1：当整车启动后，中央处理模块自动进行初始化设置，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元启动备用；
step2：中央处理模块连接计时模块，计时模块每隔设定时间则计时1次，一个计时周期计时n次，中央处理模块连接燃气温度测量单元和燃气压力测量单元，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元在所述计时模块的每个计时点分别采集一次燃气温度和燃气压力；
step3：中央处理模块将采集到的燃气温度数据转换为热力学温度数据；
step4：中央处理模块根据设定公式对每个相邻时间节点的燃气气耗值进行计算并存储，所述设定公式为：
δvn-1＝vn-vn-1；
vn-1＝(pn-1+p)vt/ptn-1；
vn＝(pn+p)vt/ptn；
其中，δvn-1为相邻时间节点第n个时间节点与第n-1个时间节点的燃气气耗值；
vn为第n个时间节点的车载气瓶中的燃气体积；
p为一个标准大气压；
pn为第n个时间节点的高压管路中的燃气压力值；
v为车载气瓶的总容积；
t为燃气温度在20℃时的热力学温度值；
tn为第n个时间节点的热力学温度值；
在一个计时周期内中，中央处理模块采集n次数据完成n-1次计算；
step5：对一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和，公式如下：
δv＝δv1+δv2+…+δvn-1，δv为一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和值；
step6：当计时模块完成一个计时周期后，中央处理模块根据以下公式计算：
在一个优选的实施例中，还包括step7：依次循环，中央处理模块在计时模块每个计时周期完成后输出一次结果。
在本发明的一个实施例中，一种cng燃气车辆实时气耗检测装置包括如下模块：
初始化模块，用于当整车启动后，中央处理模块自动进行初始化设置，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元启动备用；
计时及数据采集模块，用于中央处理模块连接计时模块，计时模块每隔设定时间则计时1次，一个计时周期计时n次，中央处理模块连接燃气温度测量单元和燃气压力测量单元，燃气温度测量单元和燃气压力测量单元在所述计时模块的每个计时点分别采集一次燃气温度和燃气压力；
温度转换模块，用于中央处理模块将采集到的燃气温度数据转换为热力学温度数据；
燃气气耗值修正模块，用于中央处理模块根据设定公式对每个相邻时间节点的燃气气耗值进行计算并存储，所述设定公式为：
δvn-1＝vn-vn-1；
vn-1＝(pn-1+p)vt/ptn-1；
vn＝(pn+p)vt/ptn；
其中，δvn-1为相邻时间节点第n个时间节点与第n-1个时间节点的燃气气耗值；
vn为第n个时间节点的车载气瓶中的燃气体积；
p为一个标准大气压；
pn为第n个时间节点的高压管路中的燃气压力值；
v为车载气瓶的总容积；
t为燃气温度在20℃时的热力学温度值；
tn为第n个时间节点的热力学温度值；
在一个计时周期内中，中央处理模块采集n次数据完成n-1次计算；
节点求和模块，用于从所述的燃气气耗值修正模块获得相邻节点的燃气气耗值，对一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和，公式如下：
δv＝δv1+δv2+…+δvn-1，δv为一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和值；
平均修正气耗模块，其配置为，当计时模块完成一个计时周期后，中央处理模块从所述的节点求和模块获得数据，进一步根据以下公式计算：
在一个优选的实施例中，还包括循环模块，循环模块配置为中央处理模块在每一个时间周期进行一次计算循环，中央处理模块在计时模块每个计时周期完成后输出一次结果。
在一个优选的实施例中，燃气温度测量单元1包括温度传感器，燃气压力测量单元2包括燃气压力传感器，所述燃气压力传感器采集与所述气瓶连接的高压管路中的燃气压力数据，所述温度传感器采集与所述气瓶连接的高压管路中的燃气温度数据。中央处理模块将所述燃气温度测量单元采集到的燃气温度数据转换成热力学温度并保存；所述的中央处理模块根据计时模块的时间输入将各个时刻对应的燃气压力数据和燃气温度数据存储到数据存储模块6。复位控制模块7对中央处理模块进行初始化设置。
中央处理模块配置为包含以下模块：
燃气气耗值修正模块，用于中央处理模块根据设定公式对每个相邻时间节点的燃气气耗值进行计算并存储，所述设定公式为：
δvn-1＝vn-vn-1；
vn-1＝(pn-1+p)vt/ptn-1；
vn＝(pn+p)vt/ptn；
其中，δvn-1为相邻时间节点第n个时间节点与第n-1个时间节点的燃气气耗值；
vn为第n个时间节点的车载气瓶中的燃气体积；
p为一个标准大气压；
pn为第n个时间节点的高压管路中的燃气压力值；
v为车载气瓶的总容积；
t为燃气温度在20℃时的热力学温度值；
tn为第n个时间节点的热力学温度值；
在一个计时周期内中，中央处理模块采集n次数据完成n-1次计算；
节点求和模块，用于从所述的燃气气耗值修正模块获得相邻节点的燃气气耗值，对一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和，公式如下：
δv＝δv1+δv2+…+δvn-1，δv为一个计时周期内的每两个相邻时间节点的燃气气耗值的数据求和值；
平均修正气耗模块，其配置为，当计时模块完成一个计时周期后，中央处理模块从所述的节点求和模块获得数据，进一步根据以下公式计算：
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的控制模块、系统，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的模块、系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块、实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。