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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 基于容積法的汽車(chē)油耗檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車(chē)輛工程07-4
學(xué) 生 姓 名: 趙天博
導(dǎo) 師 姓 名: 付百學(xué)
開(kāi) 題 時(shí) 間:
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日
開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)要求
一、“開(kāi)題報(bào)告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻(xiàn)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(wèn)題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進(jìn)度安排；
6. 主要參考文獻(xiàn)。
二、“開(kāi)題報(bào)告”撰寫(xiě)規(guī)范
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
趙天博
系部
汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車(chē)輛工程07—4
指導(dǎo)教師姓名
付百學(xué)
職稱
教授
從事
專業(yè)
車(chē)輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
基于容積法的汽車(chē)油耗檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)
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(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，汽車(chē)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(shí)際差距很大，油價(jià)又不斷上漲，使人們更加關(guān)注汽車(chē)油耗。同時(shí)，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，大眾更加關(guān)心車(chē)輛油耗，要求限制車(chē)輛用油量的呼聲也越來(lái)越強(qiáng)烈。
我國(guó)2009年中國(guó)石油表觀消費(fèi)量為40,837.5萬(wàn)噸，僅次于美國(guó)，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到4.27億噸。2009年中國(guó)石油凈進(jìn)口量21,888.5萬(wàn)噸，石油進(jìn)口依存度達(dá)到53.6%。同時(shí)，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展迅速，2009年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別為1379.10萬(wàn)輛和1364.48萬(wàn)輛, 成為世界汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)第一大國(guó)，2010年的汽車(chē)保有總量已達(dá)到7619萬(wàn)輛，由汽車(chē)消耗的燃料占我國(guó)燃料消耗總量的40%左右。預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)本土汽車(chē)產(chǎn)量將達(dá)到2000萬(wàn)輛，其中兩成產(chǎn)品將進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。到2020年，車(chē)用燃油消耗為3.05億噸，換算成原油將超過(guò)5億噸，車(chē)用燃油將成為我國(guó)新增石油消耗的主體。以中國(guó)的石油儲(chǔ)備量和2008年中國(guó)石油靜態(tài)消費(fèi)量計(jì)算，我國(guó)的石油儲(chǔ)備再過(guò)10年將全部耗盡。如果想將之延長(zhǎng)到20年，則50%以上的車(chē)輛必須停止行駛。目前，包括歐盟、美國(guó)、日本、韓國(guó)等在內(nèi)的很多國(guó)家和地區(qū)都已經(jīng)根據(jù)各自國(guó)情實(shí)施了不同形式的汽車(chē)燃料消耗量標(biāo)示制度，作為控制汽車(chē)二氧化碳排放和油耗的支柱措施之一。為此我國(guó)也陸續(xù)出臺(tái)了《乘用車(chē)燃料消耗量限值》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以加快汽車(chē)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(cè)機(jī)構(gòu)，采用科學(xué)合理的油耗檢測(cè)儀器，提供更權(quán)威的汽車(chē)油耗檢測(cè)數(shù)據(jù)。因此研制能快速、準(zhǔn)確測(cè)量汽車(chē)在各種工況下油耗的儀器，也已成為一項(xiàng)重要課題。
由此可見(jiàn)，汽車(chē)油耗不僅關(guān)系到環(huán)保節(jié)能更是汽車(chē)前沿技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。因此研究汽車(chē)油耗檢測(cè)技術(shù)，具有重要意義。
研發(fā)車(chē)輛油耗檢測(cè)儀，提高油耗檢測(cè)精度，擴(kuò)大儀器測(cè)量范圍，是實(shí)現(xiàn)油耗儀產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，也是科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的需要?；谌莘e法的汽車(chē)油耗檢測(cè)儀器能精確檢測(cè)汽車(chē)油耗，可以對(duì)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性有一個(gè)正確的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，可為研制低油耗車(chē)提供依據(jù)；對(duì)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛油耗檢測(cè)評(píng)價(jià)，可為其維護(hù)、維修提供依據(jù)；對(duì)于維修企業(yè)，也可用于判定維修質(zhì)量；還可用于教學(xué)、研究單位進(jìn)行其工作規(guī)律研究
2.文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）。
燃油消耗量是評(píng)價(jià)汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，是汽油機(jī)的重要測(cè)量參數(shù)之一。隨著汽車(chē)技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)其測(cè)試的手段也應(yīng)同步發(fā)展。
目前檢測(cè)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(shí)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?jī)x具有瞬時(shí)測(cè)量和累計(jì)功能，得到廣泛應(yīng)用，可測(cè)量0.05～1200L/min 的液體流量，在標(biāo)定條件下，精度可達(dá)±0.5%，響應(yīng)時(shí)間2～10ms。中小功率汽油機(jī)燃油流量小，一般在10～3000mL/min，超出渦流流量計(jì)下限，為此國(guó)內(nèi)研制出不同大小的渦輪以滿足汽油機(jī)小流測(cè)量的需要。以上兩種流量?jī)x均用于汽車(chē)道路試驗(yàn)，只能測(cè)量體積流量。美國(guó)Pierburg 儀器司的流量計(jì)為渦輪流量?jī)x的改進(jìn)型，流量范圍可從1L/h 起，響應(yīng)時(shí)間為200ms，精度可達(dá)±0.l%。奧地利的AVL公司研制的臺(tái)架試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗的精確測(cè)量?jī)x，在油量25g 時(shí)精度較高，臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)量范圍為0～150kg/h，盡管該油耗儀可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試， 但由于仍是靜態(tài)燃油測(cè)量秤的改進(jìn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間大于200ms?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)汽車(chē)油耗檢測(cè)主要采用普通式汽車(chē)油耗檢測(cè)裝置，其測(cè)試范圍、測(cè)試精度、顯示、使用維護(hù)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(cè)裝置，能測(cè)試平均油耗、瞬時(shí)油耗、累計(jì)油耗和圖
形顯示等，但在實(shí)際使用過(guò)程中，一些宣傳上的功能和性能與實(shí)際還有差距，甚至差距較大。其測(cè)試精度尚需進(jìn)一步提高，裝置的成本還需進(jìn)一步降低。
現(xiàn)今汽車(chē)油耗檢測(cè)方法包括直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩類(lèi)。
1.直接測(cè)量法
直接測(cè)量法通過(guò)計(jì)量一定時(shí)間或里程內(nèi)汽車(chē)所消耗的燃油體積或質(zhì)量，得到汽車(chē)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(cè)原理：系統(tǒng)采用流量傳感器檢測(cè)燃油流量信號(hào)，并將信號(hào)送給單片機(jī)處理，單片機(jī)根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的控制程序得到不同要求和條件下的油耗量，通過(guò)顯示器或打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，還可通過(guò)通訊接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，擴(kuò)展系統(tǒng)功能。
通常體積流量檢測(cè)采用渦輪流量傳感器、超聲波流量計(jì)等，質(zhì)量流量檢測(cè)采用壓差傳感器（質(zhì)量傳感器）。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、回油管道上各安裝一只渦輪流量傳感器,用來(lái)得到進(jìn)、回油管道的流量信號(hào)，并送入單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)進(jìn)、回油管道流量信號(hào)進(jìn)行處理,并做溫度修正,得到進(jìn)、回油管道標(biāo)態(tài)體積流量,然后對(duì)進(jìn)、回油管道的流量進(jìn)行差值計(jì)算,累加得到實(shí)際燃油消耗量。
由于該方法需要將油耗儀串入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng),通過(guò)計(jì)量一定時(shí)間或里程內(nèi)汽車(chē)消耗的燃油體積或質(zhì)量得到汽車(chē)油耗，需要拆開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)油路，所以存在著安全問(wèn)題(汽油揮發(fā)造成污染和易燃)；油耗儀串入到油路中會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的供給和燃油消耗量的測(cè)試精度，既破壞了汽車(chē)原有結(jié)構(gòu),又費(fèi)時(shí)費(fèi)力；同時(shí),油耗儀的安裝連接十分不便；安裝和測(cè)量過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)。
2.間接測(cè)量法
間接測(cè)量法即不解體測(cè)量法，包括碳平衡法、超聲波法（測(cè)體積流量）、燃油噴射量累積法等。
（1）碳平衡法
通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣燃燒前、后的碳(C)質(zhì)量守恒,得到汽車(chē)的燃油消耗量。基于物質(zhì)守恒定律。該方法只要測(cè)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(lái)源于燃料 ,同時(shí)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(cè)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(shí)現(xiàn)汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)不解體燃油消耗量的測(cè)量,解決直接測(cè)量法存在的弊端。
（2）超聲波法（測(cè)體積流量）
當(dāng)超聲波在流動(dòng)的媒質(zhì)中傳播時(shí)，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(dòng)機(jī)的特性及原理，汽車(chē)耗油量與噴油器的開(kāi)啟時(shí)間成正比，直接通過(guò)采集噴油器的控制脈沖寬度（即噴油時(shí)間），找出耗油量和控制信號(hào)脈寬之間的關(guān)系，只需測(cè)量控制信號(hào)脈寬就可以計(jì)算出相應(yīng)的耗油量及耗油率。
由于間接測(cè)量法的設(shè)備昂貴、體積龐大、無(wú)法移動(dòng)、對(duì)測(cè)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(yīng)用等缺點(diǎn)，應(yīng)積極對(duì)傳統(tǒng)的直接測(cè)量法改進(jìn)，基于已被廣泛應(yīng)用的容積法去改善其安裝和測(cè)量過(guò)程。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
基本內(nèi)容：
（1）介紹基于容積法的汽車(chē)油耗檢測(cè)技術(shù)理論；分析汽車(chē)油耗不同檢測(cè)方法的特點(diǎn)；
（2）確定基于容積法的汽車(chē)油耗檢測(cè)的控制原理；建立汽車(chē)油耗檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型；
（3）進(jìn)行汽車(chē)油耗快速檢測(cè)儀器的硬件選擇與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)；
（4）根據(jù)儀器功能要求和油耗檢測(cè)數(shù)學(xué)模型等進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇語(yǔ)言編寫(xiě)控制程序。
擬解決的主要問(wèn)題：
（1）設(shè)計(jì)儀器應(yīng)能實(shí)現(xiàn)智能化油耗檢測(cè)；
（2）測(cè)試范圍要廣（汽油車(chē)、柴油車(chē)；各種工況）；
（3）測(cè)試精度要滿足要求。
（4）進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
三、技術(shù)路線（研究方法）
選擇控制程序
進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)
進(jìn)行系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
進(jìn)行儀器的硬件選擇與設(shè)計(jì)
建立數(shù)學(xué)模型
調(diào)研分析所選題目
確定檢測(cè)技術(shù)理論及特點(diǎn)
選擇設(shè)計(jì)題目
完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月13日）
（2）方案設(shè)計(jì)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(jì)、計(jì)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(shuō)明書(shū)撰寫(xiě) 第11、12周（5月9日～5月22日）
（6）校對(duì)、完善和打印 第13、14周（5月23日～6月5日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（6月6日～6月19日）
（8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周 （6月20日～6月26日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日