一種內燃機車燃油油耗監測系統的製作方法
2023-10-05 00:00:09
一種內燃機車燃油油耗監測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及機車油耗管理【技術領域】，具體涉及一種內燃機車燃油油耗監測系統，其特徵在於：所述監測系統由測量前端和數據記錄儀構成，所述測量前端連接所述數據記錄儀，所述測量前端至少包括液面高度採集裝置和油箱狀態測量裝置以及單片機處理器，所述液面高度採集裝置和油箱狀態測量裝置分別與所述單片機處理器連接，其中所述液面高度採集裝置內置於所述油箱內，所述油箱狀態測量裝置固設在所述內燃機車上。本實用新型的優點是：可以自動計算油料體積，避免人工讀數時的誤差或錯誤。
【專利說明】一種內燃機車燃油油耗監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機車油耗管理【技術領域】，具體涉及一種內燃機車燃油油耗監測系統。
【背景技術】
[0002]傳統的內燃機車的燃油液位測量，是通過人工讀取油箱側面透明玻璃板上的油量刻度獲得的，讀取數值時要把玻璃板擦淨，再仔細核對刻度線，遇到晚上或光線昏暗還要用手電照明，這種油標尺刻度線以100升為單位，在兩個刻度之間的油位只能憑肉眼觀察進行估計，容易產生讀數不精確甚至讀數錯誤的情況。
[0003]基於傳統燃油液位測量的不足，專利號為20111012222.7公開了一種直接測量車用燃油油耗量的綜合測量系統，旨在提供一種能夠連續檢測、顯示車輛剩餘油量、實時油耗值、總油耗量和百公裡油耗率，是一種燃油量、油耗量測量精度準確的綜合測量系統。通過下述技術方案予以實現:信號變換組件的激勵源電路通過計算中心和信號接收組件，將油量傳感器組件、犛量傳感器組件採集到的當前油量和犛量數據信號經過預處理，將接收到的流量信號和電容信號轉換為標準電壓值信號或電流值信號，然後經輸入輸出接口進入計算中心對預處理信號進行再次處理，經計算中心中的A/D模數轉換器採樣後，送至計算中心中的單片機用解算程序軟體進行處理後送至顯示單元或上傳到上位機，然後測量數據通過顯示單元或上位機進行顯示。
[0004]再如專利號為02252131.3，公開了一種車輛油箱耗油監控裝置，設有油量監控電路，包括油量傳感器信號輸入電路、電壓頻率轉換器、中央處理器、電源。輸入端外接車輛油量傳感器，傳感器信號輸入電路的輸出端經電壓頻率轉換器接中央處理器。由於輸入信號來自傳感器，其輸出電壓隨燃油的多少而變化，這樣在記錄任一時間段的一次行駛，都記錄相應的多個參數，參數為動態且逐步減少，由此可確定在該區間任一時間的油標位置。並可通過油耗與行程的關係來判斷燃油是否被正常使用，或通過車輛停車時油標位置與車輛再起步時油標位置的比較來判斷燃油是否被正常使用。其結構簡單、體積小、重量輕、成本低，可製作成一小盒作為車輛的黑匣子。
[0005]再如專利號為85107140，公開了一種內燃機燃油計量系統，是由定量柱塞泵、定壓柱塞泵、液容裝置、控制電路和顯示裝置組成的內燃機燃油計量系統，該系統以連續-斷續-連續的方式向內燃機供油，並根據斷續的次數和每次斷續所代表的排油量計算出內燃機的耗油量。具有計量精確、安裝方便的優點，可用於各種沸點燃油的內燃機。
[0006]但根據中華人民共和國國家標準《石油計量表》GB/T 1885—1998，對於「原油、潤滑油和其它液體石油產品」的規定，必須先將石油產品在某一溫度下的視密度換算成標準密度，再根據標準密度，換算出修正到標準體積的體積修正係數。這樣才能將不同溫度不同密度的機車燃油體積換算成標準體積。而上述專利中的燃油測量方法中均未測量燃油的密度和溫度，無法根據《石油計量表》GB/T 1885-1998的要求，將燃油體積換算成標準體積，且以上專利數據傳輸都使用有線接口，數據傳輸較為不便。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足，提供了一種內燃機車燃油油耗監測系統，該系統通過判定機車停止、運動，水平、傾斜狀態，從而修正油箱內的剩餘油量，避免因機車運動造成的油箱油麵傾斜而導致的油量測量誤差；同時，系統能顯示時間-油耗曲線，方便操作人員實時監控油箱燃油油耗。
[0008]本實用新型目的的實現由以下技術方案完成:
[0009]一種內燃機車燃油油耗監測系統,用於測量所述內燃機車的油箱內的剩餘燃油量，其特徵在於:所述監測系統由測量前端和數據記錄儀構成，所述測量前端連接所述數據記錄儀，所述測量前端至少包括液面高度採集裝置和油箱狀態測量裝置以及單片機處理器，所述液面高度採集裝置和油箱狀態測量裝置分別與所述單片機處理器連接，其中所述液面高度採集裝置內置於所述油箱內，所述油箱狀態測量裝置固設在所述內燃機車上。
[0010]所述液面高度採集裝置為一壓力傳感器及與其連接的模數轉換器，所述壓力傳感器位於所述油箱底部，並通過所述模數轉換器連接所述單片機處理器。
[0011]所述油箱狀態測量裝置包括陀螺儀和加速度傳感器，兩者設置於所述內燃機車上的所述油箱內，並分別連接所述單片機處理器。
[0012]所述加速度傳感器為三軸加速度計。
[0013]所述數據記錄儀包括一單片機處理器、存儲器、顯示器以及無線傳輸模塊，所述存儲器和所述顯示器分別與所述單片機處理器相連，所述單片機處理器通過所述無線傳輸模塊與所述測量前端構成無線通信連接。
[0014]所述測量前端還包括計時裝置和溫度測量裝置，兩者分別與所述單片機處理器連接。
[0015]本實用新型的優點是:
[0016]1、可以自動計算油料體積，避免人工讀數時的誤差或錯誤。
[0017]2、可以監測機車的運動狀態，在傾斜和運動狀態時也能監測機車油量，同時經行了溫度補償。
[0018]3、增加了對機車燃油油量的測量頻率，可以了解燃油的動態消耗，實時記錄剩餘油量以及油耗曲線。
[0019]4、機車油箱內只安裝測量前端，動態記錄油耗情況。機車進入機務段後，通過數據記錄儀讀取測量前端存儲的數據。由人工手動抄表變為自動抄表，不但提高工作效率，還從結果控制改為過程控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的系統結構圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖通過實施例對本實用新型特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解:
[0022]如圖1所示，圖中標示1-2分別為:測量前端1、數據記錄儀2。
[0023]實施例:如圖1所示，本實施例中的內燃機車燃油油耗監測系統由測量前端I和數據記錄儀2構成，兩者之間通過各自的無線通信模塊構成無線數據連接，即測量前端I可將其測量數據通過無線傳輸的方式傳輸至數據記錄儀2。
[0024]測量前端I負責實時採集油料溫度和油料體積，提供油箱所處的狀態，供數據記錄儀讀取，由第一單片機處理器以及與其相連的液面高度採集裝置、油箱狀態測量裝置、無線傳輸模塊構成。液面高度採集裝置包括一壓力傳感器以及模數轉換器，其中壓力傳感器內置於內燃機車的油箱底部，模數轉換器與壓力傳感器相連，以將壓力傳感器的模擬信號轉換為數位訊號後傳輸至第一單片機處理器。油箱狀態測量裝置由陀螺儀和三軸加速度傳感器構成，其中三軸加速度傳感器可以測量機車的X、Y、Z三個方向上的加速度，三軸加速度傳感器測得的機車運行狀態參數可對油箱內的壓力傳感器的直接測量結果進行校正；陀螺儀可以測量機車的傾斜角，陀螺儀測得的機車傾斜狀態參數可對油箱內的壓力傳感器的直接測量結果進行校正。測量前端I還包括溫度傳感器、數據存儲器和時鐘模塊，其中溫度傳感器設置於機車油箱內並將其測量得到的燃油溫度傳輸至第一單片機處理器，數據存儲器與第一單片機處理器相連用以存儲各個測量部件的測試數據，時鐘模塊與第一單片機處理器相連用以記錄時間。
[0025]數據記錄儀2包含第二單片機處理器、存儲器、顯示器和無線傳輸模塊、其中第二單片機處理器通過無線傳輸模塊與測量前端中的第一單片機處理器相連接構成數據交互；存儲器和顯示器分別與第二單片機處理器相連，分別用於存儲和顯示測量數據。數據記錄儀2負責讀取測量前端存儲的數據並繪製出油量監控曲線，並對測量前端校時。
[0026]本實施例在具體實施時:首先，測量前端I的第一單片機處理器內存儲有油料高度-體積對照表、油料在某一溫度下的密度表，其中油料高度-體積對照表是指油料的增量與其在油箱內的液面高度變化之間的對照關係數據；而油料在某一溫度下的密度表是指存儲有至少一組已知溫度下的油箱內的油料的密度數據。
[0027]測量前端I中液面高度採集裝置是獨立的電壓輸出型壓力傳感器，將採集到的機車油箱內的燃油壓力信號轉換成電壓信號發送給串行A/D轉換器(模數轉換器)，模數轉換後的數據通過I2C數據傳輸線傳輸給Atmega32A單片機處理器(第一單片機處理器)。第一單片機處理器根據壓力傳感器測量的壓強值和溫度傳感器採集此時燃油的溫度值，首先根據溫度-密度對照表查找油料當前溫度下的密度，然後根據高度=壓強/密度/重力加速度計算高度，通過查找高度-體積對照表，並利用插值法轉換成燃油剩餘體積，即通過監測測量的運行狀態修正了燃油體積。
[0028]機車代號、燃油剩餘體積、採集時間、當前溫度、當前密度組合成一組數據，存儲在FM24V10鐵電存儲器(測量前端I的數據存儲器)中。無線傳輸模塊不工作時處於睡眠狀態，在無線傳輸模塊接收到發送數據的命令時，無線模塊被喚醒，將處理後的數據包發送給持有數據記錄儀的無線接收者，無線傳輸採用CllOl晶片構成。數據記錄儀2中的無線傳送模塊也採用CllOl晶片構成，無線傳輸模塊將接受到的數據傳輸給STM32單片機處理器，第二單片機處理器將接收到的數據存儲在FM2410鐵電存儲器、TF卡中，並繪製成油耗監控曲線，通過IXD顯示。
[0029]液面高度還可通過選擇其他種類的傳感器來進行採集，選用不同的傳感器時，應根據傳感器的需要將其設置在油箱內的不同位置處。
【權利要求】
1.一種內燃機車燃油油耗監測系統，用於測量所述內燃機車的油箱內的剩餘燃油量，其特徵在於:所述監測系統由測量前端和數據記錄儀構成，所述測量前端連接所述數據記錄儀，所述測量前端至少包括液面高度採集裝置和油箱狀態測量裝置以及單片機處理器，所述液面高度採集裝置和油箱狀態測量裝置分別與所述單片機處理器連接，其中所述液面高度採集裝置內置於所述油箱內，所述油箱狀態測量裝置固設在所述內燃機車上。
2.根據權利要求1所述的一種內燃機車燃油油耗監測系統，其特徵在於:所述液面高度採集裝置為一壓力傳感器及與其連接的模數轉換器，所述壓力傳感器位於所述油箱底部，並通過所述模數轉換器連接所述單片機處理器。
3.根據權利要求1所述的一種內燃機車燃油油耗監測系統，其特徵在於:所述油箱狀態測量裝置包括陀螺儀和加速度傳感器，兩者設置於所述內燃機車上的所述油箱內，並分別連接所述單片機處理器。
4.根據權利要求3所述的一種內燃機車燃油油耗監測系統，其特徵在於:所述加速度傳感器為三軸加速度計。
5.根據權利要求1所述的一種內燃機車燃油油耗監測系統，其特徵在於:所述數據記錄儀包括一單片機處理器、存儲器、顯示器以及無線傳輸模塊，所述存儲器和所述顯示器分別與所述單片機處理器相連，所述單片機處理器通過所述無線傳輸模塊與所述測量前端構成無線通信連接。
6.根據權利要求1所述的一種內燃機車燃油油耗監測系統，其特徵在於:所述測量前端還包括計時裝置和溫度測量裝置，兩者分別與所述單片機處理器連接。
【文檔編號】G01F23/14GK203981240SQ201420368509
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月5日 優先權日:2014年7月5日
【發明者】李建華, 趙俊賢, 徐奎, 浦麗華, 劉偉棟 申請人:上海鐵路局科學技術研究所