专利名称：发动机实验室油气泄漏监控系统、方法及发动机实验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气泄露监控技术领域，具体涉及一种发动机实验室油气泄漏实时监控系统、方法以及一种发动机实验系统。
背景技术：
随着汽车工业的发展，新型发动机机型及新技术的研究和开发也得到了广泛关注和重视。为了对新机型或新技术进行验证，多数发动机厂家引进了测功机以及配套的控制装置，以对发动机试验台架进行各种模拟操作并测试发动机的输出功率。但是，这些设备往往由于外围配套设施的缺乏而无法实现完全自动运转。例如，对于发动机试验台架的进排气以及油路是否泄露的监控就缺少相关设备。现有技术中多采用人工监控的方法，或者是利用摄像头等设备来监控，但是最终都是要依赖于人工来定期排查。这种方式不但耗费人力，更重要的是并不能保证及时发现油气泄露，这样试验结果的准确性和有效性也无法得到保障，对新技术的开发工作带来了负面影响。因此，对实验室油气泄漏方面的实时监控业已成为推广先进试验手段和加快新技术研发进度的关键环节。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够及时发现发动机油气泄漏的发动机实验室油气泄漏实时监控系统、方法以及一种发动机实验系统。根据本发明的一方面，本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控系统包括进气流量计、油耗仪、排气空燃比传感器以及分别与所述进气流量计、油耗仪、排气空燃比传感器连接的处理器，所述进气流量计用于实时检测发动机进气量111_^1·，所述油耗仪用于实时检测发动机油量m_fuel，所述排气空燃比传感器用于实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_actUal，所述处理器用于获取所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel 以及实际空燃比AF_actUal，根据所述发动机进气量!11_&1·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc，并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal判断是否存在发动机油气泄漏。根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种发动机实验系统，该系统包括进气流量计、油耗仪、排气空燃比传感器、测功机以及分别与所述进气流量计、油耗仪、排气空燃比传感器、测功机连接的测功机控制器，所述进气流量计用于实时检测发动机进气量m_ air，所述油耗仪用于实时检测发动机油量!11_伪61，所述排气空燃比传感器用于实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_actUal，所述测功机控制器用于获取所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel以及实际空燃比AF_aCtual，根据所述发动机进气量!11_&1·、 发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc，并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal判断是否存在发动机油气泄漏。根据本发明的又一方面，本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控方法包括以下步骤实时检测发动机进气量111_￡01·；实时检测发动机油量m_fuel ；实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_actUal ；根据所述发动机进气量!11_&1·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc，并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal来判断是否存在发动机油气泄漏。本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控系统和方法能够实时检测各种油气参数并基于理论空燃比和实际空燃比二者来判断是否发生油气泄漏，相比现有技术中依赖人力进行监控的方式，能够保证及时发现泄漏问题、反应迅速且成本较低，从而使油气泄漏能够得到及时解决，保证了试验结果的准确性和有效性。根据本发明提供的发动机实验台架还可以在发生泄漏时停止发动机实验台架的运转，因此为实验台架的完全自动运行提供了一种可靠的措施和手段。
图1为本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控系统的结构框图；图2为根据本发明的一种实施方式的发动机实验室油气泄漏实时监控系统的结构框图；图3为本发明提供的发动机实验系统的结构框图；图4为本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。图1中所示为本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控系统，为了便于说明，图中还示出了应用该系统的发动机实验系统，该实验系统包括发动机6、发动机进气管 7、发动机排气管5、发动机燃油泵8等。如图1所示，该系统包括进气流量计1、油耗仪2、排气空燃比传感器3以及分别与所述进气流量计1、油耗仪2、排气空燃比传感器3连接的处理器4。图中带箭头的虚线所示出的为电连接，其余实线为管道连接。其中，所述进气流量计1用于实时检测发动机进气量m_air (单位kg/h)并能够将检测到的发动机进气量111_^1·输出到处理器4。如图1所示，该进气流量计1可以设置在发动机进气管7之前的管路上，以检测进入发动机6的所有进气。该进气流量计1可以选用各种适用的气体流量计。所述油耗仪2用于实时检测发动机油量m_fuel (单位kg/h)并能够将检测到的发动机油量111_伪61输出到处理器4。如图1所示，该油耗仪2可以设置在发动机燃油泵8之前的管路上，以检测进入发动机6的所有燃油。该油耗仪2可以选用各种适用的油耗仪。所述排气空燃比传感器3用于实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_ actual并将检测到的实际空燃比AF_actUal输出到处理器4。空燃比是指可燃混合气中空气质量与燃油质量之比。如图1所示，该排气空燃比传感器3可以设置在发动机排气管5 上，从而从发动机6燃烧后排放的气体中检测空燃比。该排气空燃比传感器3可以采用各种适用的空燃比传感器，如汽车专用的宽域氧传感器(lambda传感器)。所述处理器4用于获取所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel以及实际空燃比AF_actUal，根据所述发动机进气量!11_&1·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_ cale,并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal判断是否存在发动机油气泄漏。具体来说，所述处理器4根据公式(1)计算理论空燃比AF_calc AF_calc = m_air/m_fuel公式(1)然后，处理器4根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal的关系来判断是否存在发动机油气泄漏，例如通过两者的比值或者差值等等。根据本发明的一种优选实施方式，优选根据公式( 计算理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal两者的比值Ratio来判断是否存在发动机油气泄漏，如下Ratio = AF_calc/AF_actual公式 O)理论上，如果没有发生油气泄漏的话，理论空燃比AF_calc应该等于实际空燃比 AF_actUal，则两者的比值Ratio应该等于1，因此，如果该比值不等于1，则可以认为发生油气泄漏。实际操作中，可以根据实际情况设置一个合理的预定范围，当比值处于该预定范围之外时，则判断存在发动机油气泄漏。例如当比值Ratio处于0.95-1. 05之内(含端值) 时，则认为管路正常，没有发生油气泄漏，而当该比值Ratio处于0. 95-1. 05之外时，则判断存在发动机油气泄漏。除此之外，还可以计算理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_aCtual两者的差值来判断，当差值超过一阈值时，则可以判断发动机油气泄漏。如图2所示，本发明所提供的发动机实验室油气泄漏实时监控系统还可以结合到发动机实验系统中使用，该实验系统除图1中示出的装置之外还包括测功机10和测功机控制器9。因此，如图2所示，根据本发明的优选实施方式，所述处理器4还可以上述比值 Ratio (或差值等)输出到测功机控制器9，或者直接将判断是否存在发动机油气泄漏的判断结果发送到测功机控制器9。这样测功机控制器9可以在比值Ratio处于如0. 95-1. 05 的范围之外时，判断存在发动机油气泄漏，或者直接获取判断结果，并通过测功机10停止发动机实验台架的运转，以防止实验结果不正常或者危险情况的发生。所述处理器4可以独立于测功机控制器9存在，也可以集成在测功机控制器9之中，当集成在测功机控制器9之中时，进气流量计1、油耗仪2、排气空燃比传感器3可以直接连接到测功机控制器9上。因此，本发明还提供了一种发动机实验系统，如图3所示，该系统包括进气流量计 1、油耗仪2、排气空燃比传感器3、测功机10以及分别与所述进气流量计1、油耗仪2、排气空燃比传感器3、测功机10连接的测功机控制器9。其中进气流量机1、油耗仪2、排气空燃比传感器3与上述功能基本相同，区别仅在于将所述发动机进气量111_&1·、发动机油量m_fuel以及实际空燃比AF_actUal发送到测功机控制器9。所述测功机控制器9用于获取所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel以及实际空燃比AF_actUal，根据所述发动机进气量!11_&1·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc,并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal判断是否存在发动机油气泄漏。所述计算和判断过程参见上述处理器4所执行的过程。具体而言，其中所述测功机控制器9被配置成根据如下公式计算理论空燃比AF_calc AF_calc = m_air/m_fuel。并且，优选的，所述测功机控制器9被配置成根据如下公式计算理论空燃比AF_ calc和实际空燃比AF_actual两者的比值fcitio Ratio = AF_calc/AF_actual ；并当该比值Ratio处于一预定范围之外时，则判断存在发动机油气泄漏。进一步地，所述测功机控制器9可以当判断存在发动机油气泄漏时通过测功机10 停止发动机实验台架的运转。图4所示为本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控方法的流程图。如图 4所示，该方法包括实时检测发动机进气量111_3^ ；实时检测发动机油量111_伪61 ；实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_actUal ；根据所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc，并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比 AF_actual来判断是否存在发动机油气泄漏。其中计算理论空燃比AF_calc和判断是否存在发动机油气泄漏的方法可以参见上述处理器4的工作过程，但是本领域人员可以理解的是，本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控方法并不必须依赖于本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控系统。具体而言，根据本发明的优选实施方式，其中根据如下公式计算理论空燃比AF_ calc AF_calc = m_air/m_fuel。优选情况下，根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal来判断是否存在发动机油气泄漏的步骤包括计算理论空燃比与实际空燃比的比值Ratio = AF_ calc/AF_actual ；判断该比值是否位于一预定范围内(如0. 95-1. 05)；当该比值不在该预定范围内时，则判断存在发动机油气泄漏。根据本发明优选的实施方式，该方法还包括当上述比值不在所述预定范围内时， 停止发动机实验台架的运转。这样可以防止实验结果不正常或者危险情况的发生。本发明提供的发动机实验室油气泄漏实时监控方法及系统可以应用于发动机实验室，能够对实验室油气管路的泄露进行实时监控，以保证泄露问题的及时发现和解决，同时也为实验台架的完全自动运行提供了可靠的措施和手段。
权利要求
1.一种发动机实验室油气泄漏实时监控系统，包括进气流量计(1)、油耗仪O)、排气空燃比传感器(3)以及分别与所述进气流量计(1)、油耗仪O)、排气空燃比传感器(3)连接的处理器⑷；所述进气流量计(1)用于实时检测发动机进气量m_air ；所述油耗仪(2)用于实时检测发动机油量m_fuel ；所述排气空燃比传感器(3)用于实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_ actual ；所述处理器(4)用于获取所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel以及实际空燃比AF_aCtual，根据所述发动机进气量111_￡01·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc， 并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal判断是否存在发动机油气泄漏。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器(4)被配置成根据如下公式计算理论空燃比AF_calc AF_calc = m_air/m_fuelο
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器(4)被配置成根据如下公式计算理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actual两者的比值Initio Ratio = AF_calc/AF_actual ；并当该比值Ratio处于一预定范围之外时，则判断存在发动机油气泄漏。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述预定范围为0.95-1. 05。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述处理器(4)输出所述比值Ratio或输出判断结果。
6.一种发动机实验系统，包括进气流量计(1)、油耗仪O)、排气空燃比传感器(3)、 测功机(10)以及分别与所述进气流量计(1)、油耗仪O)、排气空燃比传感器(3)、测功机 (10)连接的测功机控制器(9)；所述进气流量计(1)用于实时检测发动机进气量m_air ；所述油耗仪(2)用于实时检测发动机油量m_fuel ；所述排气空燃比传感器(3)用于实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_ actual ；所述测功机控制器(9)用于获取所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel以及实际空燃比AF_actUal，根据所述发动机进气量!11_&1·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比 AF_calc,并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal判断是否存在发动机油气泄漏。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述测功机控制器(9)被配置成根据如下公式计算理论空燃比AF_calc AF_calc = m_air/m_fuelο
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述测功机控制器(9)被配置成根据如下公式计算理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_aCtual两者的比值Ratio Ratio = AF_calc/AF_actual ；并当该比值Ratio处于一预定范围之外时，则判断存在发动机油气泄漏。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述预定范围为0.95-1. 05。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的系统，其中所述测功机控制器(9)当判断存在发动机油气泄漏时，通过测功机(10)停止发动机实验台架的运转。
11.一种发动机实验室油气泄漏实时监控方法，包括以下步骤 实时检测发动机进气量m_air ；实时检测发动机油量m_fuel ；实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_actUal ；根据所述发动机进气量111_&1·、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc，并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal来判断是否存在发动机油气泄漏。
12.根据权利要求11所述的方法，其中根据如下公式计算理论空燃比AF_calc AF—calc = m—air/m—fuel。
13.根据权利要求11所述的方法，其中根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actUal来判断是否存在发动机油气泄漏的步骤包括计算理论空燃比与实际空燃比的比值Ratio = AF_calc/AF_actual 判断该比值是否位于一预定范围内；当该比值不在该预定范围内时，则判断存在发动机油气泄漏。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述预定范围为0.95-1. 05。
全文摘要
本发明提供一种发动机实验室油气泄漏实时监控系统、方法及发动机实验系统。其中所述监控系统包括进气流量计(1)、油耗仪(2)、排气空燃比传感器(3)以及处理器(4)；所述进气流量计(1)用于实时检测发动机进气量m_air；所述油耗仪(2)用于实时检测发动机油量m_fuel；所述排气空燃比传感器(3)用于实时检测发动机燃烧后的排气中的实际空燃比AF_actual；所述处理器(4)根据所述发动机进气量m_air、发动机油量m_fuel计算理论空燃比AF_calc，并根据计算出的理论空燃比AF_calc和实际空燃比AF_actual判断是否存在发动机油气泄漏。本发明法能够实时检测各种油气参数并判断是否发生油气泄漏，能够保证及时发现泄漏问题、反应迅速且成本较低。
文档编号G01M15/00GK102445345SQ20101051150
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者于吉超, 卫建斌, 孙安朝, 陆子平 申请人:北汽福田汽车股份有限公司
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