本发明属于甲醇汽油中甲醇含量测量技术领域，具体涉及一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置及测量方法，该装置应用于对发动机燃油供给系统中燃烧的甲醇汽油中的甲醇含量的测量。该装置安装在燃油导轨上，其特征在于，所述甲醇含量在线测量装置包括信号采集单元、信号预处理单元、信号后处理单元；该装置实现了在发动机正常工作时对燃油中甲醇含量的在线测量，能够满足发动机的电喷系统对所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在线数据获取的要求；该装置成本低廉、体积小，在车辆上容易布置。
1.一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，安装在燃油导轨上，其特征在于，所述甲醇含量在线测量装置包括信号采集单元、信号预处理单元、信号后处理单元；
所述信号采集单元包括外壳，所述外壳的右下侧设置有进油口，所述外壳的左上侧设置有出油口，所述进油口、出油口分别连接到燃油导轨上；所述外壳中部设置有电容极板，所述电容极板的每个极板上分别设置有接线柱，所述接线柱伸出到所述外壳外部；其中，所述电容极板的数量为四组，且四组所述电容极板平行设置于所述外壳中部；
所述信号预处理单元包括电容电压转换电路和高速CMOS 16通道模拟多路复用器，所述电容极板的其中一个极板电连接到电容电压转换电路，所述电容极板的另一个极板电连接到高速CMOS 16通道模拟多路复用器；
所述信号后处理单元包括单片机，用于显示甲醇含量的显示器；所述电容电压转换电路的输出端电连接所述单片机的输入端，所述单片机的输出端电连接所述高速CMOS 16通道模拟多路复用器的输入端，所述单片机的输出端电连接所述显示器的输入端；所述单片机控制高速CMOS 16通道模拟多路复用器依次导通四组所述电容极板，逐个测量每组电容极板的电压。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，其特征在于，所述电容极板的基体为耐醇塑料，其形成电极一侧覆有铜箔；所述电容极板的其中一个极板上设置有环氧树脂涂层。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，其特征在于，所述电容电压转换电路采用CAV444芯片。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，其特征在于，所述高速CMOS 16通道模拟多路复用器采用CD74HC4067芯片。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，其特征在于，所述单片机采用89C52单片机。
6.一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量方法，基于权利要求1所述的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，用介电常数测试仪分别测量甲醇含量为1％～99％的甲醇汽油的介电常数，其中甲醇含量以1％递增，并将测量得到的介电常数与其所对应的甲醇含量存入单片机中；
步骤二，给所述甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置通电，所述信号采集单元的电容极板上的聚集电荷形成电压值；所述信号预处理单元接收所述电压值并将电压值转换成对应的电容值；所述单片机接收所述电容值，并通过公式：C＝ε0εrA/d
式中：ε0为真空介电常数，ε0＝8.854×10-12，
计算得到甲醇汽油的介电常数εr；单片机将计算得到的甲醇汽油的介电常数εr与其内部存储的介电常数比较，提取与计算得到的甲醇汽油的介电常数εr最接近的内部存储的介电常数，对应得到该内部存储的介电常数所对应的甲醇含量；
步骤三，单片机将甲醇含量传输给显示器，显示器显示甲醇含量值。
一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置及测量方法
技术领域
[0001] 本发明属于甲醇汽油中甲醇含量测量技术领域，具体涉及一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置及测量方法，该装置应用于对发动机燃油供给系统中燃烧的甲醇汽油中的甲醇含量的测量。
背景技术
[0002] 甲醇汽油中甲醇含量的多少会影响发动机缸内形成混合气空燃比的值，甲醇的理论空燃比为6.52，而93#汽油的理论空燃比为14.9，因此，甲醇汽油中甲醇含量的测量对发动机正常工作而言是一项重要的工作。目前，对甲醇汽油中甲醇含量的测量方法主要有气相色谱法、质谱法和中红外光谱法等，针对上述方法研制的测量设备有气相色谱仪、质谱仪、中红外光谱吸收仪，上述仪器均无法满足发动机的电喷系统对所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在线数据获取的需求。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置及测量方法，该装置实现了在发动机正常工作时对燃油中甲醇含量的在线测量，能够满足发动机的电喷系统对所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在线数据获取的要求；该装置成本低廉、体积小，在车辆上容易布置。
[0004] 为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0005] 方案一：
[0006] 一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，安装在燃油导轨上，其特征在于，所述甲醇含量在线测量装置包括信号采集单元、信号预处理单元、信号后处理单元；
[0007] 所述信号采集单元包括外壳，所述外壳的右下侧设置有进油口，所述外壳的左上侧设置有出油口，所述进油口、出油口分别连接到燃油导轨上；所述外壳中部设置有电容极板，所述电容极板的每个极板上分别设置有接线柱，所述接线柱伸出到所述外壳外部；
[0008] 所述信号预处理单元包括电容电压转换电路和高速CMOS 16通道模拟多路复用器，所述电容极板的其中一个极板电连接到电容电压转换电路，所述电容极板的另一个极板电连接到高速CMOS 16通道模拟多路复用器；
[0009] 所述信号后处理单元包括单片机，用于显示甲醇含量的显示器；所述电容电压转换电路的输出端电连接所述单片机的输入端，所述单片机的输出端电连接所述高速CMOS 16通道模拟多路复用器的输入端，所述单片机的输出端电连接所述显示器的输入端。
[0010] 本方案的特点和进一步改进在于：
[0011] 所述电容极板的基体为耐醇塑料，其形成电极一侧覆有铜箔；所述电容极板的其中一个极板上设置有环氧树脂涂层。
[0012] 所述电容电压转换电路采用CAV444芯片。
[0013] 所述高速CMOS 16通道模拟多路复用器采用CD74HC4067芯片。
[0014] 所述单片机采用89C52单片机。
[0015] 方案二：
[0016] 一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量方法，基于上述甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
[0017] 步骤一，用介电常数测试仪分别测量甲醇含量为1％～99％的甲醇汽油的介电常数，其中甲醇含量以1％递增，并将测量得到的介电常数与其所对应的甲醇含量存入单片机中；
[0018] 步骤二，给所述甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置通电，所述信号采集单元的电容极板上的聚集电荷形成电压值；所述信号预处理单元接收所述电压值并将电压值转换成对应的电容值；所述单片机接收所述电容值，并通过公式：
[0019] C＝ε0εrA/d
[0020] 式中：ε0为真空介电常数，ε0＝8.854×10-12，
[0021] εr为甲醇汽油的介电常数，
[0022] A为两极板的相对面积，
[0023] d为两极板之间的距离，
[0024] C为电容值，
[0025] 计算得到甲醇汽油的介电常数εr；单片机将计算得到的甲醇汽油的介电常数εr与其内部存储的介电常数比较，提取与计算得到的甲醇汽油的介电常数εr最接近的内部存储的介电常数，对应得到该内部存储的介电常数所对应的甲醇含量；
[0026] 步骤三，单片机将甲醇含量传输给显示器，显示器显示甲醇含量值。
[0027] 本发明和现有技术比具有以下优点：该装置实现了在发动机正常工作时对燃油中甲醇含量的在线测量，能够满足发动机的电喷系统对所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在线数据获取的要求；该装置成本低廉、体积小，在车辆上容易布置。
附图说明
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0029] 图1为本发明的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置中的信号采集单元的结构示意图；
[0030] 图2为本发明的甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置中的信号预处理单元的电气连接示意图；
[0031] 图中：1、外壳；2、进油口；3、出油口；4、电容极板；5、接线柱。
具体实施方式
[0032] 该甲醇含量在线测量装置安装在燃油导轨上，该甲醇含量在线测量装置包括信号采集单元、信号预处理单元、信号后处理单元。
[0033] 参照图1，为本发明的一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置中的信号采集单元的结构示意图；信号采集单元包括外壳1，外壳1的右下侧设置有进油口2，外壳1的左上侧设置有出油口3，进油口2，出油口3分别连接到燃油导轨上；外壳1中部设置有电容极板4，本实施例中平行设置有四组电容极板，使得测量结果更加准确；四组电容极板的八个极板上分别设置有接线柱5，接线柱5伸出到外壳1外部。
[0034] 信号预处理单元包括电容电压转换电路和高速CMOS16通道模拟多路复用器，每组电容极板的其中一个极板电连接到电容电压转换电路，每组电容的另一个极板电连接到高速CMOS 16通道模拟多路复用器；
[0035] 信号后处理单元包括单片机，用于显示甲醇含量的显示器；电容电压转换电路的输出端电连接单片机的输入端，单片机的输出端电连接高速CMOS 16通道模拟多路复用器的输入端，单片机控制CMOS 16通道模拟多路复用器按顺序依次导通四组电容极板，从而实现电容电压转换电路逐个测量电容极板的电压；单片机的输出端电连接显示器的输入端。
[0036] 其中，电容极板的基体为耐醇塑料，其形成电极一侧覆有铜箔；每组电容极板的其中一个极板上设置有环氧树脂涂层。
[0037] 在本实施例中，每块极板尺寸相同，长为82mm、宽为50mm，厚2mm；极板间距为1mm。
[0038] 其中，电容电压转换电路采用CAV444芯片。
[0039] 其中，高速CMOS 16通道模拟多路复用器采用CD74HC4067芯片。
[0040] 其中，单片机采用89C52单片机。
[0041] 参照图2，为本发明的甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置中的信号预处理单元的电气连接示意图；具体的电路连接如下：
[0042] CD74HC4067芯片第12管脚接地，第24管脚接正5V。四组电容极板(即图中Cm1、Cm2、Cm3、Cm4)中的设置有环氧树脂涂层的极板分别与CD74HC4067芯片第9、8、7、6管脚相连接；没有环氧树脂涂层的极板均与CAV444芯片第10管脚相连接。CD74HC4067芯片第10、11、13、
14分别与单片机电连接。CD74HC4067芯片的第1管脚与CAV444芯片第12管脚相连。
CD74HC4067芯片的管脚2、3、4、5、15、16、17、18、19、20、21、22、23悬空。
[0043] CAV444芯片的第1管脚与测量振荡器电阻Rcm相连，Rcm另一脚接第10管脚。CAV444芯片的第二管脚与电流源调准电阻Rcw相连，Rcw另一端也与第10管脚相连。CAV444芯片的第3、第11管脚均与5V电源正极相连。CAV444芯片的第10管脚接5V电源负极。CAV444芯片的第5管脚通过电位器R1与管脚4相连，同时管脚5与单片机相连。CAV444芯片的管脚4与电位器R1、电阻R5、电阻R2相连。电阻R2另一脚接管脚6相连，同时管脚6通过Cvref与管脚10相连。电阻R5另一脚通过电位器R3与管脚3相连，通过电阻R4与管脚10相连。管脚7接单片机。管脚13接Cf2，Cf2另一脚接管脚10。CAV444芯片的管脚14与Ra相连，Ra另一端接管脚10。
CAV444芯片的管脚15接电容器Cf1，Cf1另一端与管脚10相连。CAV444芯片的管脚16与电容器Cw相连，Cw另一端接管脚10。CAV444芯片的管脚8、管脚9悬空。
[0044] 一种甲醇汽油中甲醇含量在线测量方法，基于上述甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置，包括以下步骤：
[0045] 步骤一，用介电常数测试仪分别测量甲醇含量为1％～99％的甲醇汽油的介电常数，其中甲醇含量以1％递增，并将测量得到的介电常数与其所对应的甲醇含量存入单片机中；
[0046] 步骤二，给甲醇汽油中甲醇含量在线测量装置通电，信号采集单元的电容极板上的聚集电荷形成电压值；信号预处理单元接收电压值并将电压值转换成对应的电容值；单片机接收电容值，并通过公式：
[0047] C＝ε0εrA/d
[0048] 式中：ε0为真空介电常数，ε0＝8.854×10-12，
[0049] εr为甲醇汽油的介电常数，
[0050] A为两极板的相对面积，
[0051] d为两极板之间的距离，
[0052] C为电容值，
[0053] 计算得到甲醇汽油的介电常数εr；单片机将计算得到的甲醇汽油的介电常数εr与其内部存储的介电常数比较，提取与计算得到的甲醇汽油的介电常数εr最接近的内部存储的介电常数，对应得到该内部存储的介电常数所对应的甲醇含量；
[0054] 步骤三，单片机将甲醇含量传输给显示器，显示器显示甲醇含量值。
[0055] 在使用本装置前需对进行初始化设置。因为零件在加工过程中和线路会引入杂散电容，通过调整CAV444芯片外围电容和电阻进行调零，使得本传感器在空气中时，CAV444输出电压值为最低。然后放入甲醇中使得此时测量最大电容转化成最大电压。完成本装置的初始化设置之后，即可对油品甲醇含量进行测量。
[0056] 本发明和现有技术比具有以下优点：该装置实现了在发动机正常工作时对燃油中甲醇含量的在线测量，能够满足发动机的电喷系统对所燃用甲醇汽油中甲醇含量的在线数据获取的要求；该装置成本低廉、体积小，在车辆上容易布置。
[0057] 尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
