基于碳平衡原理的汽车油耗检测仪的设计

摘要

汽车检测行业近十年来随着汽车制造技术和检测技术的进步，不断发展壮大，在汽车维修生产和管理部门动态检测汽车技术状况方面发挥着极其重要的作用。鉴于汽车检测的重大意义，车辆全自动室内检测的日益推广，汽车不解体检测越来越受到青睐。寻求开发新的汽车燃油耗检测仪以适应社会发展的需要，是摆在广大科技工作者面前的一项重大课题。有关资料表明，利用碳平衡法建立一套系统测量汽车发动机燃油消耗量能缩短检测时间、减小对车辆的损害，提高车辆的检测速度。 本文通过对尾气中的CO、CO2、HC及其容积排放的分析，得到排气中单位里程(或时间)内的碳元素量，再与所用汽油中碳元素含量相比而间接得出汽车燃油消耗量的方法，即碳平衡法。而依据碳平衡法建立的油耗快速检测系统在测量车辆耗油量上可实现不解体检测。以碳平衡原理为理论依据，运用单片机和传感器技术，以RS232为通信方式，建立了车辆快速油耗检测仪的模型。针对试验系统的需要对汽油燃烧、含碳量以及干燥尾气总量做了分析，确定了计算方法。 介绍了国内外汽车油耗检测装置的情况，分析了传统油耗检测技术的一些不足之处，并提出了一种解决所存在问题的新型检测技术—汽车油耗快速检测系统。针对传统油耗装置的不足之处，从硬件设计、软件设计、测试原理、测试方法、测试结果等方面详细介绍了本实验系统。文中所建立的车辆油耗快速检测系统，在尾气分析及测量手段快速发展的有利条件下，本着为追求其实用性宁可降低精度要求的原则，在利用较简单测量设备的基础上开发一种油耗快速检测仪的可行性及实用性作了大量的试验研究，可以实现车辆的不解体检测，具有推广应用前景。 另外，本文对试验系统的测量与计算误差进行分析，并且进行了试验系统的可行性与适用性试验。结果表明系统性能稳定，能较精确和稳定地反映试验数据，是依据碳平衡法测量油耗的有效方法。论文还详细研究了试验的步骤和试验中需要注意的问题。提出了改进测量精度的几个方案，包括系统理论模型的修正、温度测量的修正、压力传感器的温度补偿、软件数字滤波。 论文最后是对油耗检测仪的展望，提出了一些建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1汽车油耗检测装置现状

1.2开发新型油耗检测仪的意义

1.3油耗快速测量实验国内外研究情况

1.4论文的主要研究情况

第2章 油耗检测仪的原理及设计方案

2.1测量系统的依据

2.1.1碳平衡原理

2.1.2燃油品质对测量精度的影响

2.1.3尾气体积和成分浓度的确定

2.1.4试验环境对测量精度的影响

2.1.5系统总的测量公式

2.2油耗检测仪的设计方案

2.2.1燃油消耗量的两种常见方案

2.2.2本实验系统所采用的设计方案

2.3油耗检测仪系统的组成

2.3.1 PIC16F877A单片机测量模块

2.3.2汽车尾气分析仪

2.3.3温度传感器

2.3.4压力传感器

2.3.5氧浓度传感器

2.3.6流量传感器

2.3.7底盘测功机

第3章外围电路设计

3.1单片机供电模块的设计

3.2显示模块的设计

3.3 A/D转换模块和CCP模块的设计

3.3.1测温模块

3.3.2测氧浓度模块

3.3.3测气体流量模块

3.3.4测气体压力模块

3.4串行通信模块的设计

第4章油耗检测仪的软件设计

4.1系统总的流程图

4.2 PC机的控制界面

4.3 PC机与单片机的串行通信设计

4.3.1单片机部分

4.3.2 PC机部分

4.4.A/D转换的设计

4.5 CCP捕捉模块的设计

4.6 EEPROM标定设计

4.7显示部分的设计

第5章油耗检测仪系统实现及测试

5.1测量系统的准备

5.2测量的依据

5.3测量步骤

5.4测量方法及结果

第6章系统误差分析及改进方案

6.1误差分析

6.1.1测量仪器、试验装置误差

6.1.2环境误差

6.1.3测试方法误差

6.1.4人员误差

6.1.5理论模型误差

6.2改进方案

6.2.1理论模型修正

6.2.2温度测量的改进

6.2.3软件数字滤波

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

附录