一種CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統及方法與流程
2023-05-06 15:12:27 1
本發明屬於燃料客車燃料消耗測量領域，特別涉及一種CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統及方法。
背景技術：
在能源日益緊缺的大背景下，CNG作為一種清潔能源相對於傳統的汽油、柴油對環境影響較小，不產生汙染氣體；對於以電力作為動力的城市客車來講，動力性方面具有很大優勢，因此，以CNG為燃料的城市客車在國內具有廣闊的發展前景。
CNG燃料受氣體溫度、氣道壓強的影響，密度時有變化，同樣時間內流過公交客車進氣道斷面的體積流量無法保持恆定。目前，CNG燃料加氣站以容積式流量計為主，導致公交企業常以實耗體積結算CNG公交客車燃料消耗量，然而，CNG燃料消耗量的實車測試結果應以質量計算，以體積為單位的結果有失公允。
目前，公交客車氣耗測試途徑主要有：1、大加氣周期內行駛裡程計算百公裡耗氣量，此法旨在以大運營周期拉平微觀因素影響，方便企業管理，但忽略了公交客車在站場內怠速氣耗、車輛往返加氣站額外支付的氣耗，方法較為粗糙，不適合車輛氣耗測試比較；2、CAN總線車輛檢測系統中的累計氣耗差，此法易於獲得往返氣耗，可以與瞬時發動機轉速對應，適合液體油質，卻忽略了CNG密度的變化；3、在進氣道內加裝CNG流量測試儀，此法簡單，可以獲取質量流量，但需要在進氣道內尋找合適位置安放，對車輛發動機艙周圍的空間布置有要求，改裝氣路也應有嚴格的密封要求與檢漏保障。
由於進氣道艙內空間本就狹小，加之安裝氣耗儀之後，空間變的更加緊湊，需要人工彎著身子進入到艙內讀數，讀數過程非常麻煩，並且由於艙內可能會遺留的油塵，使得人工讀數的操作者在讀數過程中衣服很容易被弄髒，無形增加潛在勞動力成本。
在目前的使用情況中，對CNG消耗量的讀數都是在每次加氣的時候計算，運營人員以及駕駛員都無法曉得在不同運行路況下的CNG燃料消耗量，只能通過以往經驗去跑圈，無從知曉CNG燃料的實時消耗量。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統及方法，以解決以燃氣消耗的體積來測量氣耗量不準確的問題。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統，包括輸氣管路、氣耗儀、運算模塊、存儲模塊、藍牙模塊和監控模塊；氣耗儀、存儲模塊和藍牙模塊均連接在運算模塊上，藍牙模塊和監控模塊無線連接；
輸氣管路包括發動機、氣瓶、減壓閥和低壓燃氣濾清器；輸氣管路的一端連接氣瓶，另一端連接發動機，從氣瓶到發動機的方向上依次設置有減壓閥和低壓燃氣濾清器，氣耗儀安裝在減壓閥和低壓燃氣濾清器之間。
進一步的，運算模塊能夠將氣耗儀測得的體積數據轉化為質量數據；運算模塊為單片機。
進一步的，存儲模塊用於存儲運算模塊的運算結果。
進一步的，輸氣管路上，氣瓶和減壓閥之間還依次設置有調壓閥、高壓截止閥、高壓燃氣濾清器、電磁閥；低壓燃氣濾清器和發動機之間還設置有熱交換器。
進一步的，一種基於CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統的檢測方法，所述CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統包括輸氣管路、氣耗儀、運算模塊、存儲模塊、藍牙模塊和監控模塊；氣耗儀、存儲模塊和藍牙模塊均連接在運算模塊上，藍牙模塊和監控模塊無線連接；
運算模塊能夠將氣耗儀測得的體積數據轉化為質量數據；運算模塊為單片機；存儲模塊用於存儲運算模塊的運算結果；
所述CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統的檢測方法包括以下步驟：
1)對氣耗儀測得的體積ΔV數據傳入到運算模塊進行修正補償：
式中ΔV為實耗體積m3，即氣耗儀讀數差；K1為駕駛操作因子；K2為客運狀態因子；K3為運行環境因子；ΔVc為CNG體積流量修正值m3；
2)運算模塊將修正後的氣體消耗量體積ΔVc換算成質量Δm：
式中，Δm為CNG質量流量(kg)；M為CNG摩爾質量常數(g/mol)；為二級減壓閥出口端平均壓強(Pa)；R為理想氣體常數，為8.314Pa·m3/mol·K；為測試位置的CNG平均溫度(K)；
3)將計算出的Δm通過藍牙模塊傳輸到監控模塊，同時將數據存儲到存儲模塊。
進一步的，
K1駕駛操作因子，為不同的測試者一個月內氣耗量的比值：
K2客運狀態因子，為不同的車在同樣距離氣耗量的比值：
K3運行環境因子，為不同的車在同樣的路程下除去等紅燈時長後的往返時長的反比值：
與現有技術相比，本發明有以下技術效果：
本發明通過運算模塊的運算將原本顯示為CNG氣體體積消耗量的氣耗儀讀數轉換為CNG的質量消耗量，實現由體積讀數到質量讀數的自動換算，節省後期人工計算成本。
本發明的藍牙模塊和監控模塊，實現了駕駛員在客車內部就可實時對燃氣量進行監控。
本發明的存儲模塊，存儲運算模塊的運算結果，可以對長周期內的氣耗量進行大數據分析。
附圖說明
圖1為本發明的輸氣管道結構示意圖；
圖2為本發明的系統連接圖。
其中：1、氣瓶；2、高壓閥；3、高壓截止閥；4、高壓燃氣濾清器；5、電磁閥；6、減壓閥；7、氣耗儀；8、低壓燃氣濾清器；9、熱交換器；10、發動機；11、運算模塊；12、存儲模塊；13、藍牙模塊；14、監控模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明進一步說明：
請參閱圖1和圖2所示，一種CNG燃料城市客車燃料消耗量檢測系統，包括輸氣管路、氣耗儀7、運算模塊11、存儲模塊12、藍牙模塊13和監控模塊14；氣耗儀7、存儲模塊12和藍牙模塊13均連接在運算模塊11上，藍牙模塊13和監控模塊14無線連接；
輸氣管路包括發動機10、氣瓶1、減壓閥6和低壓燃氣濾清器8；輸氣管路的一端連接氣瓶1，另一端連接發動機10，從氣瓶1到發動機10的方向上依次設置有減壓閥6和低壓燃氣濾清器8，氣耗儀7安裝在減壓閥6和低壓燃氣濾清器8之間。
運算模塊11能夠將氣耗儀7測得的體積數據轉化為質量數據；運算模塊11為單片機。存儲模塊12用於存儲運算模塊11的運算結果。
輸氣管路上，氣瓶8和減壓閥6之間還依次設置有調壓閥2、高壓截止閥3、高壓燃氣濾清器4、電磁閥5；低壓燃氣濾清器8和發動機10之間還設置有熱交換器9。
本發明的工作原理如下：
1)對氣耗儀7測得的體積ΔV數據傳入到運算模塊11進行修正補償：
式中ΔV為實耗體積m3，即氣耗儀讀數差；K1為駕駛操作因子；K2為客運狀態因子；K3為運行環境因子；ΔVc為CNG體積流量修正值m3；
2)運算模塊11將修正後的氣體消耗量體積ΔVc換算成質量Δm：
式中，Δm為CNG質量流量(kg)；M為CNG摩爾質量常數(g/mol)；為二級減壓閥出口端平均壓強(Pa)；R為理想氣體常數，為8.314Pa·m3/mol·K；為測試位置的CNG平均溫度(K)；
3)將計算出的Δm通過藍牙模塊13傳輸到監控模塊14，同時將數據存儲到存儲模塊12。
其中：
K1駕駛操作因子，為不同的測試者一個月內氣耗量的比值：
K2客運狀態因子，為不同的車在同樣距離氣耗量的比值：
K3運行環境因子，為不同的車在同樣的路程下除去等紅燈時長後的往返時長的反比值：